[发明专利]一种快速制备平面超级电容器的方法

说明书

本发明属于微型超级电容器领域，具体涉及一种快速制备平面超级电容器的方法，具体包括以下步骤：一种快速制备平面超级电容器的方法，包括以下步骤：(1)用激光在刚性基板上蚀刻，然后用改性剂在刚性基板表面修饰形成超疏水SH表面；(2)用激光在步骤(1)所形成的SH表面直写形成超亲水SHL叉指图案区域；(3)在步骤(2)形成的叉指图案区域上滴入水性导电油墨材料，形成交叉指型电极；(4)在步骤(3)形成的交叉指型电极上滴铸凝胶电解质。本发明可以通过简单的过程实现具有超细叉指电极的平面超级电容器的制造，所制造的平面超级电容器显示出双电层电容器的电化学特性，呈现更好的面电容和体电容，更长的放电时间和优异的循环稳定性。

技术领域

本发明属于微型超级电容器领域，具体涉及一种快速制备平面超级电容器的方法。

背景技术

便携式电子器件的快速发展极大地促进了现代社会对多功能化、小型化的电化学储能器件的强烈需求。其中,微型超级电容器(MSCs)正逐渐成为芯片储能器件研究领域中一个新兴的、前沿的研究方向。它可作为微型功率源与微电子器件互相兼容,具有极大的应用前景。近年来,以石墨烯为代表的二维材料为设计和发展新型平面化微型超级电容器提供了许多关键参数,引起了大家的关注。

具有面内几何形状的基于石墨烯的MSC正逐渐成为有前途的微电池的候选者，其可以充分利用平面装置配置和石墨烯用于电荷存储。与传统的夹层式超级电容器相比，基于石墨烯的平面叉指式MSC可以使整个器件在任何基板上都更薄，更小，更灵活。电解质离子被限制在电极指之间的狭窄间隙内，离子扩散距离短，可提供超高功率。因此，平面MSCs具有易于制造微图案电极的优点，能够轻松调整微图案中的间隙和电极指，并且在同一基板上精细地集成到电子器件中。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：现有技术中的平面MSCs的设计存在一些问题,如电极之间的距离较远,造成器件频率响应差、内部电阻高、倍率性能低。通过精确控制叉指电极的数量和宽度来进一步改善MSC的电化学性能仍然是一个巨大的挑战。而且传统微纳加工技术如平版印刷技术或使用掩模板在衬底上制造微图案化的技术,通常成本较高,不具有普适性。因此，有必要开发一种用于超细构图的先进加工技术。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种快速制备平面超级电容器的方法。

本发明所采取的技术方案如下：一种快速制备平面超级电容器的方法，具体包括以下步骤：一种快速制备平面超级电容器的方法，包括以下步骤：

(1)用激光在刚性基板上蚀刻，然后用改性剂在刚性基板表面修饰形成超疏水SH表面；

(2)用激光在步骤(1)所形成的SH表面直写形成超亲水SHL叉指图案区域；

(3)在步骤(2)形成的叉指图案区域上滴入水性导电油墨材料，形成交叉指型电极；

(4)在步骤(3)形成的交叉指型电极上滴铸凝胶电解质。

优选地，所述刚性基板为氧化铝陶瓷基板。氧化铝陶瓷基板具有高耐热性用。

所述表面改性剂为硬脂酸。成本较低，较易购买。

所述水性导电油墨材料为由石墨烯纳米粉末组成的水性石墨烯油墨。

所述凝胶电解质为浓硫酸和聚乙烯醇，适于制备固态电容器。

本发明的有益效果如下：本发明可以通过简单的过程实现具有超细叉指电极的平面超级电容器的制造，所制造的平面超级电容器显示出双电层电容器的电化学特性，包括更好的面电容和体电容，更长的放电时间和优异的循环稳定性。制造工艺简单快速，无需掩模和光刻微图案，作为纳米/微尺度电源的巨大潜力，便于产业化生产的应用，可应用于集成小型化电子器件和其他片上。

附图说明