[发明专利]器件制造方法、储能器件和能源供应装置

说明书

本公开涉及一种器件制造方法、储能器件和能源供应装置，所述方法包括：在衬底上制备激光刻画石墨烯LSG电极；在衬底刻画有所述LSG电极一侧上浇筑柔性材料得到弹性层，所述弹性层覆盖所述LSG电极，其中，所述柔性材料的延展性强于所述衬底的材料；利用激光对所述衬底未刻画LSG电极的另一侧进行处理；去除所述衬底和所述LSG电极嵌入所述衬底的部分，并以预设方式进行处理，得到储能器件，所述储能器件包括嵌入所述LSG电极的弹性层。本公开实施例的器件制造方法可以将LSG快速、高效地从低延展性衬底转移到高延展性的衬底，提高了转印LSG到可高延展性衬底的成功率和质量，且流程简单，成本较低。

技术领域

本公开涉及储能技术领域，尤其涉及一种器件制造方法、储能器件和能源供应装置。

背景技术

柔性电子被誉为未来形态的电子技术，和柔软的人体的集成贴合也是柔性电子最重要的应用场景。目前为止，可拉伸和可弯曲的柔性电子技术已经在面向可穿戴电子、柔性机器人、医疗健康、智能服饰、柔性储能等各个方面产生推动作用。在众多应用场景中，储能/供能和应变传感都是最为关键的领域。可穿戴的超级电容器是能贴合在人体表面，进行电化学储能/供能的重要柔性器件，能为电子系统供电。

碳纳米材料的广泛应用，如零维富勒烯、一维碳纳米管、二维石墨烯、三维碳气凝胶等引起了广泛的关注。石墨烯作为一种优秀的电极材料，在制造超级电容器方面的性能已经得到了证明。

2014年，美国莱斯大学的团队偶然发现了CO2激光能直接迅速碳化PI塑料薄膜，而不用再使用氧化石墨烯做前驱体，James Tour领导的小组利用CO2红外激光系统直接对商用PI进行激光烧蚀，成功制备出了多孔石墨烯，这种制备方式的产物被称为LSG(LaserScribed Graphene，激光刻画石墨烯)。整个加工过程可在环境空气中进行，无需任何溶剂，并且成本低廉。这种通过激光烧蚀PI的方法避免了复杂的湿化学方法，且可以直接制备图案化结构，为石墨烯更广泛的应用创造了良好的基础。激光直写具有图案化和石墨烯制备一体化的优势，所以此项技术很快引起世界范围的广泛关注和追踪。基于LSG的各种超级电容器这几年都被研制和报道出来。

与微电池相比，微型超级电容器具有功率密度高，充放电速率快，可长期循环等优点。2015年，莱斯大学的James Tour团队开发了第一个基于LSG的微超级电容，是通过在环境大气中用CO2激光器在PI薄膜上直接写入来产生由计算机设计的交插指图案来制造的。这种超级电容的能量通过电化学双电层来进行储存，在高速扫描下，LSG的循环伏安图也保持了伪矩形的形状，比表面电容能保持在1mF·cm^-2上。

由以上介绍可知，LSG是在PI衬底上制备的，是不可拉伸的。然而，为了适应柔性应用场景，需要实现LSG的可拉伸性，高延展性，但是，如何将PI从不可拉伸的衬底转印到可拉伸材料商，是亟需解决的一大难题。

发明内容

根据本公开的一方面，提供了一种器件制造方法，所述方法包括：

在衬底上制备激光刻画石墨烯LSG电极；

在衬底刻画有所述LSG电极一侧上浇筑柔性材料得到弹性层，所述弹性层覆盖所述LSG电极，其中，所述柔性材料的延展性强于所述衬底的材料；

利用激光对所述衬底未刻画LSG电极的另一侧进行处理；

去除所述衬底和所述LSG电极嵌入所述衬底的部分，并以预设方式进行处理，得到储能器件，所述储能器件包括嵌入所述LSG电极的弹性层。

在一种可能的实施方式中，所述在衬底上制备激光刻画石墨烯LSG电极，包括：

在所述衬底采用激光刻画预设电极图案，以在所述衬底上碳化制备所述LSG电极。