[发明专利]超级电容器组件、超级电容器及其制备方法

说明书

本发明公开了超级电容器组件、超级电容器及其制备方法，其中超级电容器包括从下至上依次设置的第一柔性衬底层、第一柔性集流体层、第一柔性电极层、电解质层、第二柔性电极层、第二柔性集流体层和第二柔性衬底层；超级电容器由多个空心多边形拼接而成，相邻的两个空心多边形有至少一条边合并；具有器件体积小、重量轻的优点，方便携带；还具有集成度高的优点，易与其他电子产品匹配；通过多边形拼接结构，实现该超级电容器良好的透明性和柔性。

技术领域

本发明涉及电容器领域，特别是超级电容器组件、超级电容器及其制备方法。

背景技术

随着柔性透明电子设备在智能可穿戴电子设备和集成电子领域中的研究与应用，促使了超级电容器的快速发展，超级电容器具有或稳定的机械性、或优异的透明性、或高度集成性的特性，能满足人们的各种需求。超级电容器可基于透明导电玻璃、透明塑料基底、优异光电性能的金属纳米线等制备而成。但是，超级电容器的发展较为缓慢：一方面，低集成度会影响器件体积，造成器件体积难以降低，不易微型化，难以匹配便携式电子产品；另一方面，在集成过程中，应用场景对器件的功能性也提出更多的要求，单一特性的器件难以满足人们多样化的使用需求。

发明内容

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供超级电容器组件、超级电容器及其制备方法。

本发明解决其问题所采用的技术方案是：

本发明的第一方面，超级电容器，包括从下至上依次设置的第一柔性衬底层、第一柔性集流体层、第一柔性电极层、电解质层、第二柔性电极层、第二柔性集流体层和第二柔性衬底层；所述超级电容器由多个空心多边形拼接而成，相邻的两个所述空心多边形有至少一条边合并。

根据本发明的第一方面，所述空心多边形的线宽的范围为100μm至500μm。

根据本发明的第一方面，所述第一柔性衬底层和所述第二柔性衬底层由衬底混合液制成，所述衬底混合液由前驱液和固化剂混合而成，所述前驱液为聚二甲基硅氧烷、共聚酯或苯乙烯－乙烯－丁烯－苯乙烯线性三嵌共聚物。

根据本发明的第一方面，所述第一柔性集流体层和所述第二柔性集流体层由导电油墨制成；所述导电油墨由集流体材料和粘性溶剂混合而成；所述集流体材料为碳材料、导电聚合物或金属纳米材料。

根据本发明的第一方面，所述第一柔性电极层和所述第二柔性电极层由电极油墨制成，所述电极油墨由活性材料和粘性溶剂混合而成；所述活性材料为碳材料、导电聚合物或过渡金属材料。

根据本发明的第一方面，所述电解质层由电解质油墨制成，所述电解质油墨由电解质液和粘性溶剂混合而成。

本发明的第二方面，超级电容器组件，包括多个如本发明的第一方面所述的超级电容器，多个所述超级电容器串联或/和并联。

本发明的第三方面，超级电容器的制备方法，包括：

将超级电容器的结构图形导入喷墨打印设备，所述结构图形是由多个空心多边形拼接而成，相邻的两个所述空心多边形有至少一条边合并；

将衬底混合液均匀涂覆在片上进行固化，从片上剥离得到柔性衬底层；

通过所述喷墨打印设备按照所述结构图形将导电油墨喷涂在所述柔性衬底层上，形成柔性集流体层；

通过所述喷墨打印设备按照所述结构图形将电极油墨喷涂在所述柔性集流体层上，形成柔性电极层；

通过所述喷墨打印设备按照所述结构图形将电解质油墨喷涂在所述柔性电极层上，形成电解质层，并得到半超级电容器结构；

将两个所述半超级电容器结构以两个所述电解质层相向的方式合并，得到所述超级电容器。