[发明专利]一种平面式超级电容器及其制备方法

权利要求书

1.一种平面式超级电容器，其特征在于，所述平面式超级电容器由串联的多组超级电容器构成，并且通过控制超级电容器的串联数量来控制输出电压；

其中，所述平面式超级电容器以同一柔性高分子聚合物薄膜作为衬底和碳源，柔性高分子聚合物薄膜上具有成排的多个激光诱导石墨烯；导电集流体固定在柔性高分子聚合物薄膜上且相邻于第一个和最后一个激光诱导石墨烯，第一个和最后一个激光诱导石墨烯分别与对应的导电集流体相接触；凝胶电解质作为封装层，覆设在激光诱导石墨烯上且填充不同激光诱导石墨烯之间的间隙；

位于第一个和最后一个激光诱导石墨烯之间的不同激光诱导石墨烯分别通过激光刻蚀其封装层；所述平面式超级电容器通过激光刻蚀产生的激光刻蚀线构成电子通道和离子通道交替相接的串联结构，其中，由凝胶电解质间隔的每两个激光诱导石墨烯构成一组超级电容器，超级电容器的凝胶电解质部分作为离子通道，激光刻蚀线作为电子通道并且分隔不同组超级电容器。

2.根据权利要求1所述的平面式超级电容器，其特征在于，柔性高分子聚合物薄膜为含有芳环和酰亚胺结构单元的高分子聚酰亚胺膜或者聚醚酰亚胺膜。

3.根据权利要求1所述的平面式超级电容器，其特征在于，激光诱导石墨烯通过激光加工方法制备，所用激光由二氧化碳红外激光器发出，激光的波长为10.6μm。

4.根据权利要求1所述的平面式超级电容器，其特征在于，导电集流体为镍箔、铜箔、银浆、银纳米线、金纳米粒子中的至少一种，其采用刷涂、喷涂或电化学沉积的方式添加在柔性高分子聚合物薄膜上。

5.根据权利要求1所述的平面式超级电容器，其特征在于，凝胶电解质为聚合物骨架和增塑剂的混合物。

6.根据权利要求5所述的平面式超级电容器，其特征在于，聚合物骨架为聚丙烯酸酯、聚环氧乙烷、聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚偏二氟乙烯、聚偏二氟乙烯-共-六氟丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙二醇共混聚丙烯腈中的一种。

7.根据权利要求5所述的平面式超级电容器，其特征在于，增塑剂为有机溶剂和支撑电解质的混合物，其中，有机溶剂为碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、二甲基甲酰胺、丁内脂、四氢呋喃中的两种或者两种以上；支撑电解质为氯化钾、高氯酸钾、硫酸、磷酸、氢氧化钾、氯化钾中的一种。

8.根据权利要求1所述的平面式超级电容器，其特征在于，凝胶电解质通过旋涂方式添加在激光诱导石墨烯上，凝胶电解质的层厚为0.5～1mm，旋涂速度为500r/min，旋涂时长为5min。

9.根据权利要求1所述的平面式超级电容器，其特征在于，导电集流体通过绝缘胶带固定，绝缘胶带采用聚酰亚胺胶带。

10.一种平面式超级电容器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、以同一柔性高分子聚合物薄膜作为衬底和碳源，然后采用激光加工方法制备图案化电极材料，得到成排的多个激光诱导石墨烯；

S2、在柔性高分子聚合物薄膜上添加导电集流体，使导电集流体相邻于第一个和最后一个激光诱导石墨烯，并与之相接触；

S3、在激光诱导石墨烯上添加凝胶电解质进行封装，凝胶电解质覆设在激光诱导石墨烯上且填充不同激光诱导石墨烯之间的间隙；

S4、对于第一个和最后一个激光诱导石墨烯之间的每个激光诱导石墨烯，通过激光刻蚀其封装层，从而生成激光刻蚀线；由凝胶电解质间隔的每两个激光诱导石墨烯构成一组超级电容器，不同组超级电容器由激光刻蚀线分隔开；激光刻蚀线作为电子通道，超级电容器的凝胶电解质部分作为离子通道，从而形成电子通道和离子通道交替相接的串联结构，得到由串联的多组超级电容器构成的平面式超级电容器。