[发明专利]柔性电容器装置及其制备方法

说明书

一种柔性电容器装置及其制备方法，柔性电容器装置包括：柔性衬底与设置在所述柔性衬底上电连接的多个电容器；每个所述电容器包括：导电基底，设置在柔性衬底上，用于导通电路；所述导电基底被电极沟槽分为第一部分基底和设置在所述第一部分基底外侧的第二部分基底；以及设置在导电基底上的电容单元，包括：第一电极，设置在所述第一部分基底上；以及第二电极，设置在所述第二部分基底上；所述电极沟槽适用于为所述第一电极与所述第二电极之间提供绝缘介质；所述导电基底以及所述第一电极均由包括二维钛化碳的材料制成；所述第二电极由包括锌的材料制成。本发明中电容装置的电容储量高，且机械强度高，可通过对电容器排列的设计实现多样化图案。

技术领域

本发明属于柔性储能技术领域，尤其涉及一种柔性电容器装置及其制备方法。

背景技术

近年来，柔性、便携、多样化电子产品和物联网的蓬勃发展对先进、微型储能设备提出了更高的要求。在各种电化学储能系统中，电池和超级电容器是最有希望在智能纺织品、柔性电子、医疗器械等领域实现产业化的设备。与电池相比，超级电容器具有循环寿命长、充放电速率快、功率密度高等优点，但超级电容器同样存在能量密度低的技术问题。因此，制备一种高能量密度、高功率密度的柔性混合电容器显得尤为重要。

根据能量密度方程E＝1/2CV2得知，给定电容器的能量密度依赖于特定的电容(C)和电压窗口(V)。在现有技术中，通常使用提高电压的方法提高柔性超级电容器的能量密度；而提高电容器电压的主要技术手段是使用不同的材料的电解质作为电解液，例如有机电解质或离子液体。其中有机电解质更耐分解，可以达到更高的电压。然而，有机电解质的缺点是它的离子电导率低，成本高且具有毒性，存在安全隐患。使用离子液体作为电解液也会导致更高的电压窗口。然而，由于离子导电性较低，将导致电极的电容较低。

电容器的串联也是实现器件高电压窗口的有效方法，但是直接用导线链接数个器件不符合电子设备柔性化、微型化、集成化的要求，而且也会造成整个器件性能不稳定、制作方法复杂等问题。精细的制图技术，如光刻法、喷雾掩蔽法和印刷法等可以部分解决这些问题，但这些方法中复杂的加工和低效的材料利用限制了MSCs的大规模生产。例如。一般的光刻工艺要经历硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻胶、软烘、对准曝光、后烘、显影等一系列步骤，需要较多的材料且步骤繁琐；喷雾掩蔽法形成的膜状电极材料厚度不均匀，也会造成材料的浪费；印刷法中，现有的可印刷油墨配方存在需要添加表面活性剂/添加剂，或油墨浓度低的问题，增加了制造的复杂性，同时降低了打印的分辨率。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种柔性电容器装置及其制备方法，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。

作为本发明的一个方面，公开了一种柔性电容器装置，包括：柔性衬底与设置在所述柔性衬底上电连接的多个电容器；

每个所述电容器包括：

导电基底，设置在柔性衬底上，适用于导通电路；其中，所述导电基底被电极沟槽分为第一部分基底和设置在所述第一部分基底外侧的第二部分基底；以及

设置在导电基底上的电容单元，包括：

第一电极，设置在所述第一部分基底上；以及

第二电极，设置在所述第二部分基底上；所述电极沟槽适用于为所述第一电极与所述第二电极之间提供绝缘介质；

其中，所述导电基底以及所述第一电极均由包括二维钛化碳的材料制成；所述第二电极由包括锌的材料制成。

作为本发明的另一个方面，还公开了一种柔性电容器装置的制备方法，包括：

S1：在柔性衬底上制备包括第一部分基底与第二部分基底的导电基底、第一电极以及与导电基底连接的基底延伸片；

S2：在步骤S1中的第二部分基底上制备第二电极，得到电连接的多个电容器，完成所述柔性电容器装置的制备。