[实用新型]石墨烯超级电容器及储能系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及电子元件领域，特别涉及一种石墨烯超级电容器及储能系统。

背景技术

目前，储能电路中一般采用的储能器件为超级电容器、锂电池、铅酸电池等。且通常将超级电容器作为一级储能单元，锂电池作为二级储能单元。超级电容器在能量储蓄和释放过程中具有的独特性，不仅体现为高脉冲速率充放电过程，同时还具有高能量及高比功率的优点，即充放电时间仅数十秒，其功率密度与蓄电池相比，高出10～100倍。

由于石墨烯是一种由碳原子按照六边形进行排布并相互连接而成的碳分子，其结构非常稳定，且具有高导电性、高韧度、高强度、超大比表面积等特点，使得以石墨烯作为电极材料的超级电容器表现出优异的性能，更适合能量的储存。

常见的利用石墨烯超级电容器的储能系统以PCB(印刷电路板)为载体，在PCB上安装电路元件以及石墨烯超级电容器，石墨烯超级电容器与PCB外部集成，即将制作完成的石墨烯超级电容器安装在PCB上。

这种外部集成的方式，首先，需要对独立的石墨烯超级电容器进行二次封装，即对石墨烯超级电容器进行电子元器件封装，将二次封装后的石墨烯超级电容器焊接在PCB上，成本较高，并且由于二次封装导致石墨烯超级电容器占用空间过大，储能系统的集成度较低，空间利用率低下。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术的缺陷，提出一种石墨烯超级电容器及储能系统，将储能电路与石墨烯超级电容器直接进行内部集成，石墨烯超级电容器直接制作在印刷电路板上，节省了焊接工序，以及封装成本，提高了储能系统的集成度。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种制作在印刷电路板上的石墨烯超级电容器，包括：制作在印刷电路板上的两个焊盘，分别作为石墨烯超级电容器的第一集流体衬底和第二集流体衬底；通过激光雕刻还原处理位于第一集流体衬底和第二集流体衬底形成的待滴涂区域内的氧化石墨薄膜制成的图形化的第一石墨烯电极和第二石墨烯电极，其中，氧化石墨薄膜由氧化石墨溶液干燥成型后形成；以及，封装结构，封装结构将第一石墨烯电极和第二石墨烯电极以及电解液封装为石墨烯超级电容器。

根据本实用新型的另一个方面，提供了一种储能系统，包括：设置有预留区域的印刷电路板，所述预留区域上制作有上述的石墨烯超级电容器；印刷电路板上进一步配置有：整流元件和滤波元件；其中，滤波元件的输入/输出端与整流元件的输出端相连，滤波元件的输入/输出端分别与石墨烯超级电容器的第一石墨烯电极和第二石墨烯电极相连；储能系统还包括：纳米发电机；纳米发电机的输出端与印刷电路板上的整流元件的输入端相连。

根据本实用新型的石墨烯超级电容器及储能系统，利用印刷电路板上的焊盘作为集流体衬底，优化了石墨烯超级电容器制备工艺，直接在印刷电路板上制作了与印制导线具有电连接关系的石墨烯超级电容器，节省了焊接工序，并且，薄膜化的石墨烯超级电容器占用的空间显著降低。

附图说明

图1示出了本实用新型一个实施例提供的石墨烯超级电容器的制备方法的流程图；

图2示出了本实用新型另一个实施例提供的石墨烯超级电容器的制备方法的流程图；

图3示出了本实用新型另一个实施例提供的石墨烯超级电容器的制备方法的流程图；

图4a示出了本实用新型一个实施例提供的制作在印刷电路板上的石墨烯超级电容器的结构示意图；

图4b示出了本实用新型一个优选实施例提供的制作在印刷电路板上的石墨烯超级电容器的结构示意图；

图5示出了本实用新型另一个实施例提供的制作在印刷电路板上的石墨烯超级电容器的结构示意图；

图6示出了本实用新型提供的石墨烯超级电容器的充电曲线图；

图7示出了本实用新型一个实施例提供的储能系统的框图。

具体实施方式

为充分了解本实用新型之目的、特征及功效，借由下述具体的实施方式，对本实用新型做详细说明，但本实用新型并不仅仅限于此。

图1示出了本实用新型一个实施例的石墨烯超级电容器的制备方法的流程图，如图1所示，方法包括如下步骤：

步骤S110，在印刷电路板上制作两个焊盘作为石墨烯超级电容器的第一集流体衬底和第二集流体衬底。

根据要制备的石墨烯超级电容器的尺寸和电极形状等，确定焊盘的相对位置和大小，在印刷电路板上预留合适大小的区域，制作合适形状和尺寸的焊盘。