[发明专利]高比电容和高功率密度印刷柔性微型超级电容器

权利要求书

1.一种微型超级电容器，包括：

基底；

第一金属电极；

第二金属电极；

涂覆所述第一金属电极和所述第二金属电极的活性材料，所述活性材料包括锰氧化物(MnO₂)、碳纳米结构以及任选的粘结剂；以及

电解质，

其中所述第一金属电极和所述第二金属电极位于所述基底上的同一平面内。

2.根据权利要求1所述的微型超级电容器，其中所述碳纳米结构包括洋葱状碳、碳纳米管、导电炭黑或其组合。

3.根据权利要求1所述的微型超级电容器，其中所述基底是柔性的。

4.根据权利要求1所述的微型超级电容器，其中所述基底包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、聚醚砜(PES)、照相纸、热绝缘胶带或其组合。

5.根据权利要求1所述的微型超级电容器，其中所述金属电极包含选自银(Ag)、金(Au)、铜(Cu)、铝(Al)、铂(Pt)，或其组合或合金中的金属。

6.根据权利要求1所述的微型超级电容器，其中所述电解质包括固态电解质。

7.根据权利要求1所述的微型超级电容器，其中所述粘结剂为包括偏氟乙烯、三氟乙烯、氯三氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯、1,1-氯氟乙烯、聚(甲基丙烯酸甲酯)、11-氨基十一酸、硫脲或其组合的聚合物或共聚物。

8.根据权利要求1所述的微型超级电容器，其中所述活性材料包括沉积在洋葱状碳的表面上的锰氧化物(MnO₂)。

9.根据权利要求1所述的微型超级电容器，其中所述活性材料包括锰氧化物(MnO₂)和碳纳米管。

10.根据权利要求1所述的微型超级电容器，其中所述第一金属电极和所述第二金属电极被图案化。

11.根据权利要求10所述的微型超级电容器，其中所述第一金属电极和所述第二金属电极被图案化以产生在所述第一金属电极和所述第二金属电极之间的通道。

12.根据权利要求11所述的微型超级电容器，其中通道宽度小于约1mm。

13.一种制造微型超级电容器的方法，包括：

a)在基底上丝网印刷金属墨以形成第一金属电极和第二金属电极；

b)在真空和升高的温度下干燥所述第一金属电极和所述第二金属电极；

c)在所述第一金属电极和所述第二金属电极的顶部上丝网印刷活性材料墨以形成在所述第一金属电极和所述第二金属电极上的活性材料；

d)在升高的温度下干燥在所述第一金属电极和所述第二金属电极上的所述活性材料；以及

e)将固态电解质滴铸在位于所述第一金属电极和所述第二金属电极上的所述活性材料上以形成所述微型超级电容器。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述活性材料包括碳纳米结构、金属氧化物或其组合。

15.根据权利要求13所述的方法，其中所述活性材料包括锰氧化物(MnO₂)和碳纳米管。

16.根据权利要求13所述的方法，其中所述活性材料包括锰氧化物(MnO₂)和洋葱状碳。

17.根据权利要求13所述的方法，其中所述活性材料包括锰氧化物(MnO₂)和石墨烯。

18.根据权利要求13所述的方法，其中所述第一金属电极和所述第二金属电极被图案化以在所述第一金属电极和所述第二金属电极之间产生通道。

19.一种活性材料，包括：

生长在洋葱状碳的表面上的锰氧化物(MnO₂)。

20.根据权利要求19所述的活性材料，其中所述洋葱状碳的直径在约15nm和约40nm之间。

21.根据权利要求19所述的活性材料，其中生长在所述洋葱状碳的表面上的所述锰氧化物(MnO₂)形成直径在约50nm和约400nm之间的纳米复合物。

22.根据权利要求19所述的活性材料，其中所述纳米复合物呈现出由从所述纳米复合物的洋葱状碳中心发散的锰氧化物(MnO₂)纳米带构成的花状结构。