[发明专利]一种太阳光驱动自充电超级电容器及其自充电方法

权利要求书

1.一种太阳光驱动自充电超级电容器，其特征在于，包括平行相对设置的第一光热转化薄膜电极、第二光热转化薄膜电极和装载在所述第一光热转化薄膜电极和第二光热转化薄膜电极之间的凝胶电解质；所述凝胶电解质的组成包括金属盐、水、蒙脱石和高分子聚合物；所述金属盐包括氯化锂、氯化钾、氯化钠和氯化锌中的一种或几种；所述高分子聚合物包括瓜尔胶和聚环氧乙烷中的一种或几种；所述金属盐、水、蒙脱石和高分子聚合物的质量比为1～2:10～50:0.2～0.5:1～3；所述凝胶电解质的外露部分封装有封装材料；所述第一光热转化薄膜电极和第二光热转化薄膜电极分别粘结有金属引线，所述金属引线用于外接负载。

2.根据权利要求1所述的太阳光驱动自充电超级电容器，其特征在于，所述凝胶电解质的制备方法包括以下步骤：

将金属盐与水混合，得到金属盐水溶液；

将所述金属盐水溶液与蒙脱石混合，得到混合分散液；

在加热的条件下，将所述混合分散液和高分子聚合物混合，然后将所得混合液冷却至室温，得到所述凝胶电解质。

3.根据权利要求2所述的太阳光驱动自充电超级电容器，其特征在于，所述加热的温度为60～80℃。

4.根据权利要求1所述的太阳光驱动自充电超级电容器，其特征在于，所述第一光热转化薄膜电极和第二光热转化薄膜电极的太阳能吸收值大于等于0.9；所述第一光热转化薄膜电极和第二光热转化薄膜电极的厚度独立地为1～3μm。

5.根据权利要求1或4所述的太阳光驱动自充电超级电容器，其特征在于，所述第一光热转化薄膜电极和第二光热转化薄膜电极为石墨烯薄膜电极、碳纳米片薄膜电极、活性炭薄膜电极、氧化铜薄膜电极、氧化锰薄膜电极或尖晶石型金属氧化物薄膜电极。

6.根据权利要求5所述的太阳光驱动自充电超级电容器，其特征在于，所述尖晶石型金属氧化物薄膜电极为Co₃O₄薄膜电极、NiCo₂O₄薄膜电极、CoMn₂O₄薄膜电极或CuCo₂O₄薄膜电极。

7.根据权利要求5所述的太阳光驱动自充电超级电容器，其特征在于，所述石墨烯薄膜电极的制备方法包括以下步骤：

提供氧化石墨烯悬浮液；

将所述氧化石墨烯悬浮液超声分散后进行抽滤，将抽滤所得固相薄膜依次进行洗涤和干燥，得到氧化石墨烯薄膜；

将所述氧化石墨烯薄膜浸于HI溶液中进行还原，得到所述石墨烯薄膜电极；

所述碳纳米片薄膜电极、活性炭薄膜电极、氧化铜薄膜电极、氧化锰薄膜电极或尖晶石型金属氧化物薄膜电极的制备方法包括以下步骤：

将碳纳米片、活性炭、氧化铜、氧化锰或尖晶石型金属氧化物与粘结剂和稀释剂进行混合，得到混合液；

将所述混合液依次进行球磨和超声分散，得到分散液；

将所述分散液进行抽滤，将抽滤所得固相薄膜依次进行洗涤和干燥，得到碳纳米片薄膜电极、活性炭薄膜电极、氧化铜薄膜电极、氧化锰薄膜电极或尖晶石型金属氧化物薄膜电极。

8.根据权利要求1所述的太阳光驱动自充电超级电容器，其特征在于，所述金属引线为铝线、铜线或银线。

9.权利要求1～8任意一项所述太阳光驱动自充电超级电容器的自充电方法，其特征在于，包括以下步骤：

将所述太阳光驱动自充电超级电容器置于太阳光下进行辐照，所述超级电容器受太阳光辐照的一极薄膜电极将太阳光转化成热能，在电容器内部形成温差，在所述温差的驱动作用下，超级电容器内部凝胶电解质中的阳离子定向的由受太阳光辐照的一极薄膜电极端向未受太阳光辐照的另一极薄膜电极端迁移，使超级电容器获得热充电电压；

在所述超级电容器的金属引线上外接负载形成通路，超级电容器利用所述热充电电压进行自身充电；然后，停止太阳光辐照，再断开所述负载，完成超级电容器的自充电。