[发明专利]微型储能器件电极、微型储能器件及其形成方法

说明书

技术领域

本发明属于微型器件技术和电极加工技术领域，具体涉及一种微型储能器件电极、微型储能器件及其形成方法。

背景技术

目前，微型便携式电子器件在移动通讯、医疗、物联网等领域的需求日益增多，这使得微型储能器件产品的开发同样需要在容量以及尺寸上与之相匹配。因此，微型储能器件制备相关的技术报道也逐年递增。超级电容器与锂离子电池分别作为功率型和能量型储能器件同样是微型储能器件开发的研究重点，这二者可以根据产品实际应用的需求互为补充。

近年来微型储能器件的制备技术也呈现多样化的趋势。比如：1)利用MEMS技术中干法刻蚀和湿法刻蚀工艺制作高比表面的三维结构，然后采用选择性沉积、溅射或者电镀的方式制备微型的超级电容器或锂离子电池结构；2)利用激光雕刻的方法热还原制备石墨烯微型超级电容器结构；3)采用喷墨打印的方法制备碳基微型超级电容器。

其中上述现有技术中具有如下缺点：1)MEMS技术相关制备方法工艺复杂，成本高；2)激光雕刻的方法主要是用于热还原制备石墨烯微型储能器件，所以应用范围受到了较大限制，且得到器件的精密度不如MEMS方法；3)喷墨打印技术与上述两种技术相比，技术精密度最差，并且该技术对浆料的一致性要求很高。因此亟待提出一种新型的成本低、精密度好的微型储能器件的制备技术。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本发明的第一个目的在于提出一种成本低、精密度好、易于规模化生产的微型储能器件电极的形成方法。

为实现上述目的，根据本发明实施例的微型储能器件电极的形成方法，包括以下步骤：S1.制作图形化的微型掩模板；S2.提供基底，并准备电极浆料；S3.将所述微型掩模板置于所述基底上；S4.将所述电极浆料雾化喷涂在覆有所述微型掩模板的所述基底上；以及S5.将所述微型掩模板与所述基底分离，待所述电极浆料干燥后所述基底上形成图形化的电极层。

本发明的微型储能器件电极的形成方法通过微型掩模板技术，使得电极层可以制成复杂精细的形状，精密度很高；通过喷涂技术将电极浆料均匀喷涂于基底表面，使电极层各处厚度更加均匀；具有技术简单，成本低，易于大规模推广的优点。

在本发明的一个实施例中，在所述步骤S1中，通过激光雕刻机来制作所述微型掩模板。

在本发明的一个实施例中，所述微型掩模板的尺寸范围为：长度为1-100mm，宽度为1-100mm，厚度为0.1-5mm。

在本发明的一个实施例中，所述微型掩模板的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚甲基丙烯酸甲酯。

在本发明的一个实施例中，所述基底的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚二甲基硅氧烷、聚偏氟乙烯、无纺布或硅晶片。

在本发明的一个实施例中，所述电极浆料中的溶质为活性炭、石墨粉、碳纳米管、石墨烯、钴酸锂、钴镍酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂或钛酸锂中的一种或多种的组合，溶剂为水、无水乙醇、丙酮、乙二醇、N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺，二甲基亚砜的一种或多种的组合。

在本发明的一个实施例中，在所述步骤S5之后，还包括:辊压所述电极层与所述基底。

在本发明的一个实施例中，在所述步骤S3与步骤S4之间，还包括：在所述基底上的预设电极层的位置形成集电流层。

在本发明的一个实施例中，所述电极层为L形、矩形、锁眼形或梳指形。

在本发明的一个实施例中，微型储能器件为超级电容器或锂离子电池。

本发明的第二个目的在于提出一种成本低、精密度好、易于规模化生产的微型储能器件电极。

为实现上述目的，根据本发明实施例的微型储能器件电极，是上文公开的微型储能器件电极的形成方法得到的。

本发明的第三个目的在于提出一种成本低、精密度好、易于规模化生产的微型储能器件的形成方法。

为实现上述目的，根据本发明实施例的微型储能器件的形成方法，包括以下步骤：A.通过上文所述的微型储能器件电极的形成方法，制备微型储能器件的正电极和负电极；B.粘贴正极极耳和负极极耳；C.在所述正电极与负电极之间形成电解质层；以及D.进行封装。

根据本发明实施例的微型储能器件的形成方法，其电极通过微型掩模板技术，使得电极材料可以为复杂精细的形状，精密度很高，通过喷涂技术将电极浆料均匀喷涂于基底表面，使电极层各处的厚度分布更加均匀。因此，两个电极可以做得一致性好，避免了因为电极面积或质量不同而导致器件性能不稳定。此外该方法技术简单，成本低，易于大规模推广。