[发明专利]一种平面非对称微型超级电容器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种平面非对称微型超级电容器及其制备方法，方法包括以下步骤：(1)在第一电极前体上形成一层第二电极前体；(2)预设第一激光参数和第二激光参数；(3)执行激光一体化加工程序，先在第一激光参数下将第二电极前体加工成预设图形的第二电极；再在第二激光参数下将第一电极前体加工成预设图形的第一电极；(4)用四周封闭中间镂空的半固化片将第一电极和第二电极围设于中间镂空区域；(5)在中间镂空区域涂覆电解质以覆盖第一电极和第二电极；(6)封装形成平面非对称微型超级电容器。本发明具有快速、高效、加工精度高等优点，所制得的器件具有较宽的电压窗口、能量密度和高倍率性能，有利于实现规模化生产。

技术领域

本发明属于微型超级电容器制备技术领域，具体涉及一种基于激光直写的平面非对称超级电容器的制备方法。

背景技术

为了推动高性能电子设备的微型化、便携化和功能一体化发展，迫切需要开发与其高度兼容的具有低成本、高电化学性能以及功能集成化的微型储能器件，以满足在高端通讯、便携式智能装备、航空航天和生物医疗等领域需求的大幅度增加。在信息时代，微型超级电容器(MSCs)因其超高的功率密度和超长的循环寿命在先进电子产品的应用中备受关注，甚至在某些领域可以代替微型电池。

目前，平面非对称MSCs的制备工艺存在耗时耗能、步骤繁琐等缺点。因此，亟待开发一种简单、高效、高精度且低成本的快速制造平面非对称MSCs的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种平面非对称微型超级电容器及其制备方法，具有操作简单、成本低、加工效率高以及加工精度高等优点。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种平面非对称微型超级电容器的制备方法，包括以下步骤：

(1)在第一电极前体上形成一层第二电极前体；

(2)预设第一激光参数和第二激光参数，所述第一激光参数的重复频率低于所述第二激光参数的重复频率，所述第一激光参数的扫描速度高于所述第二激光参数的扫描速度；

(3)执行激光一体化加工程序，先在所述第一激光参数下将所述第二电极前体加工成第一预设图形，以在所述第一电极前体上形成第二电极，所述第一电极前体上除所述第二电极外的表面裸露；再在所述第二激光参数下将所述第一电极前体的表面裸露区域加工成与所述第一预设图形匹配的第二预设图形，以在所述第一电极前体上形成第一电极，且所述第一电极在加工过程中因体积膨胀而与所述第二电极处于一个平面上，所述第一电极和所述第二电极组成非对称结构；

(4)将四周封闭中间镂空的半固化片对位置于所述第一电极前体上，以将所述第一电极和所述第二电极围设于所述半固化片的中间镂空区域；

(5)在所述半固化片的中间镂空区域涂覆电解质以覆盖所述第一电极和所述第二电极；

(6)封装形成平面非对称微型超级电容器。

优选地，在步骤(2)中还包括预设第三激光参数，所述第三激光参数的重复频率高于所述第一激光参数的重复频率，所述第三激光参数的扫描速度高于所述第二激光参数的扫描速度；在步骤(3)中形成所述第二电极之后且形成所述第一电极之前，在所述第三激光参数下将所述第二电极的表面加工成多孔结构，以形成多孔的第二电极。

优选地，所述第一激光参数的重复频率为5～50kHz，扫描速度为1000～5000mm/s；所述第二激光参数的重复频率为200kHz～80MHz，扫描速度为1～200mm/s。

优选地，所述第三激光参数的重复频率为200kHz～80MHz，扫描速度为1000～5000mm/s。

优选地，所述第一电极前体的厚度为50～500μm，所述第二电极前体的厚度为1～100μm。