[发明专利]应用于准法拉第超级电容器的复合基材及其制法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种储能装置，特别涉及一种应用于准法拉第超级电容器的复合基材及其制备方法，属于能源科学及材料科学技术领域。

背景技术

一般来说，电容器主要是由两个平行电极中间插有复合介质层所形成的电器元件。因此电容器的容量与电极面积成正比，与电极间绝缘距离成反比，与电极间复合介质层的介电常数成正比。为了使电容器容量的提升，人们一直在通过不断致力于提高电极的表面积、减小两电极间绝缘介质的厚度和提高绝缘介质的介电常数来实现电容量的提高。

超级电容，作为电容器中的一种，又称超大容量电容、黄金电容、法拉电容、双层电容、储能电容，是依靠极化电解质来储能的一种新型的电化学装置。超级电容器作为一种新型储能装置，具有显著的特点和优势，在某些领域正在逐步替代传统蓄电池，在高度重视节能环保的今天，正在被全世界所高度重视。

现有超级电容都是在电解电容的基础上发展起来的。传统电解电容以两个铝箔作为极板，铝箔表面经过特殊处理，形成多微孔和表面凹凸使极板表面积最大化，中间有隔膜作为绝缘介质，同时在隔膜内吸附有电解液以提高介电常数。超级电容的基本结构也与电解电容有相似之处，也有两个极板，中间有隔膜和电解液，只是极板主要是用微颗粒碳粉制作，籍以实现极板的表面积最大化，它的电容主要由碳粉固相与电解液液相界面上形成的双电层上实现，因此具有理论上最大的表面积和最小的电极距离来实现超大容量电容目的。

现有超级电容按内部结构分主要有碳、碳电极的双电层电容；金属氧化物电极的赝电容；一极采用碳电极，另一极采用金属氧化物的混合电容。按电解液来分：主要有水性电解液、有机电解液和胶体电解液。按形式分主要有：扣式、卷绕式、叠层式。

但是前述的现有超级电容均属于电化学范畴，在生产使用过程中均有不同程度的环境影响，并且它的容量尽管达到了法拉级，但是其储能仅为传统蓄电池的1/20-1/10，因此还难以取代传统蓄电池，尤其是锂电池。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种应用于准法拉第超级电容器的复合基材，以克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本发明的一实施例中提供了一种应用于准法拉第超级电容器的复合基材，其包括导电载体以及固定结合于导电载体表面的复合介质层，所述复合介质层主要由巨介电常数陶瓷粉体材料、包覆于巨介电常数陶瓷粉体材料表面的绝缘包覆层、粘结剂组成，所述巨介电常数陶瓷粉体材料的相对介电常数在10000以上。

作为较为优选的实施方案之一，所述导电载体包括薄片状导电材料，例如铝箔等金属箔，其厚度可以为3μm～16μm。

作为较为优选的实施方案之一，所述巨介电常数陶瓷粉体材料的粒径小于300nm，尤其优选为100nm以上。

作为较为优选的实施方案之一，所述绝缘包覆层的厚度小于10nm，尤其优选为1nm～10nm，例如10nm。

作为较为优选的实施方案之一，所述绝缘包覆层的耐电强度在100V/μm以上。

作为较为优选的实施方案之一，所述复合介质层的厚度为3μm～20μm，尤其优选为3μm～10μm。

作为较为优选的实施方案之一，所述复合基材的厚度为3μm～26μm，尤其优选为6μm～16μm。

进一步的，所述粘结剂可优选自但不限于聚对苯二甲酸乙二醇酯。

本发明的另一实施例中提供了一种制作所述应用于准法拉第超级电容器的复合基材的方法，其包括：

提供相对介电常数在10000以上的巨介电常数陶瓷粉体材料，并在所述巨介电常数陶瓷粉体材料包覆绝缘包覆层；

以及，至少将表面包覆有绝缘包覆层的巨介电常数陶瓷粉体材料与粘结剂均匀混合并涂布到载体表面形成复合介质层，并通过辊轧使所述复合介质层与载体结合形成所述复合基材。

本发明还提供了一种准法拉第超级电容器，其包含前述的任一种复合基材。

与现有技术相比，本发明的优点包括：该应用于准法拉第超级电容器的复合基材在应用于制备超级电容时，具有易于加工的优点，并且所制成的准法拉第超级电容器既具有传统簿膜电容器的特性，又具有超大容量电容(超级电容)的特性，且没有电解液，在生产和使用、废弃过程中不存在污染排放；容量是现有电化学超级电容器的至少三倍以上；储能密度，比特性相当于甚至优于现有高储能锂电池；无正负极极性；可快充快放；充放电循环寿命长(可达到100万次左右)；基本没有容量衰减现象。

附图说明

图1a是本发明一典型实施例中一种应用于准法拉第超级电容器的复合基材的结构示意图；