[发明专利]一种平面梳齿型超级电容器的制作方法

说明书

一种平面梳齿型超级电容器的制作方法，属于储能设备技术领域。该方法通过丝网漏印将活性炭、导电剂和粘结剂混合浆料刮涂在柔性PCB板表面印制的梳齿型金属铜层上，有效的解决了活性电极材料在齿距微小的梳齿型集流体上的附着时容易发生两电极材料接触导致短路的问题，通过改变在丝网漏印过程中使用的金属筛网的厚度，可以精确控制活性材料的厚度，大大简化了平面梳齿型超级电容器的制作流程，显著提高了批量制作的平面梳齿型超级电容器的规格参数的一致性，具有制作工艺简单、可操作性强、成本低、安全性高、性能稳定、产品成品率高的特点，解决现有方法工艺流程复杂、可靠性差、成本高昂等问题，适用于工业化应用和市场化推广，尤其适用于微能源和柔性电子领域。

技术领域

本发明属于储能设备技术领域，具体而言涉及一种以丝网表贴掩模漏印为核心的二维平面薄型梳齿结构超级电容器的制作工艺流程与用该工艺流程制作的二维平面薄型梳齿结构超级电容器。

背景技术

超级电容器(Supercapacitor)又称电化学超级电容器(ElectrochemicalSupercapacitor)是一种介于传统电容器和蓄电池之间的新型储能装置，它具有功率密度大、循环寿命长、充电时间短、放电速度快、温度特性好、绿色环保和安全性高等特点。

超级电容器根据电容的产生机理不同可以分为两类：双电层电容器(Electrochemical double layer capacitor)和赝电容器(Pseudo capacitor)。其中双电层电容器电容的产生主要是通过静电作用进行电荷存储，当电极材料表面聚集电荷时，电解液中属性相反的离子会被吸附到交界面附近，电荷发生分离的电极/电解液界面处形成双电层电容。另一种赝电容器则是通过电极表面快速的可逆氧化还原反应以及离子的掺杂/去掺杂过程来完成能量的存储和释放的。

通常，超级电容器是基于两个由绝缘多孔隔膜隔开的电极组成，且两电极浸润在某种电解液中，将其压成三明治一样的结构，电极底部和顶部是集流体，整体进行卷绕或堆叠，封装至刚性气密壳体中。基于上述三明治结构的超级电容器封装体一般呈方盒形、纽扣形和圆筒形，适用于一般电子设备、稳压网络和交通运输等领域。但是近年来，各种微型、柔性、可穿戴电子设备不断涌现，对其内部集成的供能部件的性能、尺寸和形态结构提出了新的要求。以往传统三明治结构的超级电容器由于其占用空间大，结构复杂，形态固化，难以集成到微型、柔性、可穿戴电子设备中。

用平面梳齿型超级电容器来代替三明治结构超级电容器，是一个解决超级电容器在微型、柔性、可穿戴电子设备中适用性的有效途径。目前已有的制作梳齿型超级电容器的方法主要有微加工法、喷涂法等，但是它们的物料与设备使用成本高昂，工艺流程复杂，可兼容的材料少，而且可能在加工过程中发生喷孔被活性电极材料堵塞或梳齿电极短接等直接导致加工设备和器件失效的情况。这些问题极大的限制了平面梳齿型超级电容器的大规模生产与推广应用。

发明内容

鉴于此，有必要提出一种新的以丝网表贴掩模漏印(以下简称丝网漏印)为核心的平面梳齿型超级电容器的制作方法，具有制作工艺简单、可操作性强、成本低、安全性高、性能稳定、产品成品率高的特点，解决现有方法工艺流程复杂、可靠性差、成本高昂，很难进行大规模推广的问题。

本发明是这样实现的，一种以丝网漏印为核心的平面梳齿型超级电容器的制作方法，包括如下步骤：

步骤一：活性炭和导电剂用球磨机进行研磨，按质量比70～90:5～15:5～15将研磨后的活性炭、导电剂和粘结剂混合，得到第一混合物，将该第一混合物通过丝网漏印法刮涂到柔性PCB板表面印制的梳齿型金属铜层上，将完成刮涂后的柔性PCB板放入烘箱干燥，得到平面梳齿电极；

步骤二：按照每1～2g PVA粉末对应10ml 0.8～1.2mol/L的酸性溶液的比例将PVA粉末与酸性溶液混合，得到第二混合物，对该第二混合物依次进行真空除气、超声分散操作，得到凝胶电解质；