[发明专利]柔性薄膜型固态超级电容器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电容器，特别涉及一种柔性薄膜型固态超级电容器及其制造方法。

背景技术

电容器是电子工业不可缺少的重要元器件，毫法至法拉级大容量电容器可用于电路的储能器件，但传统的电解电容器要做到毫法至法拉级必须具有很大的体积。

超级电容器是近年来出现的一种新型储能器件，其容量可达法拉级甚至数千法拉，比传统电解电容器容量大几个数量级。它兼有常规电容器功率密度大、充电电池能量密度高的优点，可快速充放电，而且寿命长。

超级电容器可以分为双电层电容器和电化学电容器两大类。

活性炭双电层电容器是以活性炭为主要电极材料，其工作原理如图2所示。当金属电极插入电解液中时，电极表面上的净电荷与溶液中的带电离子形成双电层。由于界面上存在一个位垒，两层电荷不能越过边界彼此中和，按照电容器原理将形成一个平板电容器。由于活性炭表面积巨大，且形成的双电层厚度只有几埃，远比一般电解电容器氧化膜的几十至数百埃小。因此，双电层电容器可以获得法拉级的容量。

电化学超级电容器工作原理：以氧化钌电化学电容器为例，电极为氧化钌(RuO_x)，电解液为硫酸，当金属氧化物电极在电解液中充电(放电)时，氢离子被吸附(解吸)进入(离开)氧化物晶格内部，发生氧化还原反应形成所谓的法拉第赝电容进行工作，所以称其为电化学电容器。电化学电容器能够获得比双电层电容器更高的电容量。

目前电子产品正朝着短、小、轻、薄方向的发展，为适应这一要求，电子元器件也向片式化、集成化、模块化发展。虽然超级电容器具有容量大、功率高、寿命长等优点，但由于目前的超级电容器使用液体溶液为电解液，为防止电解液泄露，器件的封装必须满足较高要求，使超级电容器难以进一步缩小体积，因此目前的超级电容器产品结构只有卷绕型(圆柱状)、钮扣型(类似于钮扣电池)，由于其外形结构的限制，还未能在薄膜型电子产品、电子卡片等产品中获得应用。

Joo-Hwan Sunga等人以金为模板电极，通过电化学合成制备聚吡咯(PPy)电极，在用聚乙烯醇(PVA)与磷酸(H₃PO₄)制成凝胶电解质，用该凝胶电解质将聚吡咯电极粘下而形成柔性超级电容器，该技术简单可行，金模板电极可重复使用，但聚吡咯电极需通过电解合成，生产效率低，不适合工业化生产，且内阻高，功率性能差。

发明内容

为解决现有超级电容器封装要求高、体积较大、生产效率低的技术问题，本发明提供一种柔性薄膜型固态超级电容器及其制造方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：包括正、负电极、外电极及封装膜，其特征在于：正、负电极间设有柔性固态电解质隔膜。

上述的柔性薄膜型固态超级电容器中，所述正、负极组成为导电聚合物、活性炭、炭黑、金属氧化物。

上述的柔性薄膜型固态超级电容器中，所述柔性固态电解质隔膜为凝胶态电解质或固体电解质。

上述的柔性薄膜型固态超级电容器中，所述凝胶态电解质由电解质盐、聚合物、增塑剂、无机添加剂组成，固体电解质由聚氧乙烯或聚氧丙烯与电解质盐组成。

上述的柔性薄膜型固态超级电容器中，所述电解质盐为季铵盐、离子液体或锂盐。

上述的柔性薄膜型固态超级电容器中，所述季铵盐为(C₂H₃)₁NBF₄或CH₃(C₂H₅)₃NBF₁，离子液体为[EMIm]BF₄、[BMIm]BF₄、[BMIm]PF₆、[EMIm]NTf₂或[BMPy]NTf₂，锂盐为LiBF₄、LiPF6或LiAsF6。

一种柔性薄膜型固态超级电容器的制造方法，包括以下步骤：

分别配制外电极浆料、电极浆料、柔性固态电解质浆料、封装浆料；

将外电极浆料印刷于有机基膜上，印刷后将印刷膜烘干得到正极外电极膜；

将电极浆料印刷于已烘干的外电极膜上，使外电极一端露出，其余部位覆盖，印刷后将印刷膜烘干得到正极膜；

将电解质浆料印刷于已烘干的正极膜上，使电解质膜完全覆盖正极膜，并比正极膜的每个边均宽稍许，印刷后将印刷膜烘干得到固态电解质膜；