[发明专利]一种基于有机电解液的微型超级电容器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于微电子机械技术领域，特别涉及一种基于有机电解液的微型超级电容器及其制造方法

背景技术

电子产品小型化、微型化、集成化是当今世界技术发展的大势所趋。微电子机械系统(Micro Electro Mechanical Systems简称MEMS)具有移动性、自控性、集成化等特点，是近年来最重要的技术创新之一。当一个子系统可以集成在一块芯片上时，电源也必须完成小型化、微型化的革命。MEMS微能源系统是指基于MEMS技术，将一个或多个电能供给装置集成为一个特征尺寸为微米级、外形尺寸为厘米级的微系统，能实现长时间、高效能、多模式供电，特别适用于传统电源无法应用的某些特殊环境。性能优异的微型能源对MEMS系统的发展和完善就具有特殊的意义。目前国外该领域的专利主要集中在微型锂离子电池、微型锌镍电池等领域，如美国oak ridge国家实验室有关微型锂离子电池的专利(US.5567210)以及美国Bipolar technologies公司的有关微型锌镍电池的专利(US.6610440BS)。上述相关专利技术所涉及到的微能源器件中的制备方法都是通过各种方法制备尺度微小的微电极，受到电极面积有限等因素的限制，所制备微型能源器件内阻、容量等指标不能满足器件需求，严重制约了微型能源器件的应用。与微型电池相比，微型超级电容器要求具有更低的内阻以满足其瞬时大功率放电能力。而到目前为止，针对如何有效降低微型超级电容器的内阻，尚未提出有效的解决方案。发明内容本发明的目的是提供一种基于有机电解液的微型超级电容器及其制造方法，它是针对现有技术中微型超级电容器内阻偏高，无法满足器件储能要求而提出的。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于有机电解液的微型超级电容器及其制造方法。

一种基于有机电解液的微型超级电容器，其特征在于，该微型超级电容器的结构是在一片聚酰亚胺支撑体上依次排列微电极、多孔聚合物隔离体、微电极；在微电极及隔离体中浸渍了电解液，在组合体面上再盖上相同的一片聚酰亚胺支撑体形成一个电容器单元，以多个电容器单元的聚酰亚胺支撑体相互连接后卷绕成为硬币状结构，在币状结构两侧为铝封盖，铝封盖同时作为电极端子起集流体的作用，铝封盖与微电极的大面积接触可有效降低微型超级电容器电阻。

所述微电极为在储能材料中掺加部分导电材料及粘合剂，并加入1-甲基吡咯烷酮形成流动性良好的电极浆料；其中储能材料为比表面积大于1500m²/g，碳质量含量高于98％的活性碳，活性碳材料粒度分布范围为2微米-10微米；导电材料为乙炔黑，粘合剂为聚偏氟乙烯PVDF；电极浆料成分为活性碳、乙炔黑、聚偏氟乙烯、1-甲基吡咯烷酮的质量百分比为18∶1∶1∶80。

所述隔离体为多孔聚合物，其成分为聚偏氟乙烯PVDF-六氟丙烯PHFP的共聚物，该多孔聚合物采用比利时SOLVAY公司生产的六氟丙烯含量为10wt％共聚物颗粒，溶解于丙酮中充分溶解，然后采用甩涂的方法涂制于微电极之间。所述电解液为四氟硼酸铵(C₂H₂)₄NBF₄-乙腈C₂H₃N有机电解液，即将充分干燥的四氟硼酸铵溶解于乙腈溶剂中，乙腈纯度大于99.90％(质量比)，所配制电解液的四氟硼酸铵盐浓度为0.8-1.5mol/L。

一种基于有机电解液的微型超级电容器的制造方法，其特征在于，在聚酰亚胺支撑体表面制备微电极阵列，在微电极阵列上甩涂隔离体，在微电极及隔离体中浸渍电解液，然后在组合体面上再盖上相同的一片聚酰亚胺支撑体，将大面积聚酰亚胺支撑体微电极阵列分切成多个电容器单元，以多个电容器单元的聚酰亚胺支撑体相互连接后卷绕成为硬币状结构，币状结构两侧采用磁控溅射法和电镀法制备铝封盖以完成电容器封装；铝封盖作为电极端子起集流体的作用。

所述微电极阵列的制备是采用丝网印刷法将电极浆料涂覆在聚酰亚胺支撑体表面，形成距离相等的长条状微电极阵列。

所述微电极阵列分切成多个电容器单元是将长条状微电极等分，形成包括依次排列微电极、多孔聚合物隔离体、微电极；在微电极及隔离体中浸渍了电解液的电容器单元。