[发明专利]一种微型超级电容器的制备方法

说明书

一种微型超级电容器的制备方法，涉及超级电容器。搭建扫描电子显微镜原位探针设备；组装微型超级电容器；相关测试。从微观角度，借助特殊的微量电解液使得可以在扫描电子显微镜里组装微型超级电容器，研究微型尺寸下电极材料与电解液充分接触的情况下其电化学性能，并观察在此过程中可能存在的现象，能够满足广大消费者对超级电容器高温安全性能的需求，具有制备方法简单、成本低廉、安全性高、电化学性能优异的特点。制备出的微型超级电容器尺寸微小，可达1um³～10um³，在可穿戴设备和微电子领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及超级电容器，尤其是涉及基于原位扫描电子显微镜的一种微型超级电容器的制备方法。

背景技术

近年来，随着纳米技术的发展，纳米器件的研究成为热点，而微型超级电容器就是其代表之一。微型超级电容器是一种以微纳米结构形式实现储能的微型能量存储器件，具有高比容量、高储能密度等特点。相比和普通超级电容器，微型超级电容器主要有一下优势：简化超级电容器结构设计；减小器件体积，降低设计成本；可实现器件的微型化、智能化和集成化。

传统的超级电容器研究是研究电极材料或者改变电解液种类。对于电极材料，主要是让电极材料堆叠在一起测试，也有对于电极材料做改性来提高接触有效接触面积，如，David(Nano letters,2010,10(12):4863-4868)组发现氧化石墨烯高速进入高温炉还原时，借助表面液体收缩作用，还原后呈弯曲状态，堆叠时不容易发生片层间的重叠，形成利于电解液进入的孔结构，利用这种结构的材料制作成电极材料提高超级电容器的电化学性能；Kaushik组(Nano letters,2011,11(4):1423-1427)对利用模板法得到一定取向的石墨烯，从而提高离子与电极材料的有效接触面积；Shi组(ChemSusChem,2014,7(11):3053-3062)研究了相同阳离子下不同阴离子的离子液体电解液对电化学性能的影响；但传统的研究只是从电极材料、电解液匹配方面去研究，而我们知道电极材料与电解液的有效接触面积以及电解液的电化学窗口才能从根本上提高超级电容器的比容量及比能量，而大多数对于电极材料的研究不管是改性还是取向都只是一定程度上增加有效接触面积的一种体现方式，并不能完全充分利用纳米电极材料的高比表面积。对于增大电极材料的有效接触面积的本质的研究很少，尚未有相关报道；基于这种现状，本发明从微观角度，借助特殊的电解液使得可以在扫描电子显微镜里组装微型超级电容器，研究微型尺寸下电极材料与电解液充分接触的情况下其电化学性能，并观察在此过程中可能存在的现像，能够满足广大消费者对超级电容器高温安全性能的需求，具有制备方法简单、成本低廉、安全性高、电化学性能优异的特点。

发明内容

本发明的目的在于提供能够满足广大消费者对超级电容器高温安全性能的需求，具有制备方法简单、成本低廉、安全性高、电化学性能优异特点的一种微型超级电容器的制备方法。

本发明包括以下步骤：

1)搭建扫描电子显微镜原位探针设备；

在步骤1)中，所述搭建扫描电子显微镜原位探针设备的具体方法可为：将机械手安装在固定台上，连接数字芯片，在机械手的金属杆上安装钨探针，用导线将电镜门前面的定制的接口与机械手手动调控装置连接，使调控装置与数字芯片连通，在扫描电子显微镜内对机械手进行原位操作；调节3个机械手使针尖尖端对准样品台中心。

2)组装微型超级电容器；