卷繞對稱交叉型全固態(tài)平面微型超級電容器的制造方法
【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型涉及卷繞對稱交叉型全固態(tài)平面微型超級電容器，屬于超級電容器技術(shù)領域。
【背景技術(shù)】
[0002]超級電容器是一種介于電池與普通電容之間，兼?zhèn)涠咛攸c的新型儲能器件。它具有能量密度高、充放電速度快、循環(huán)壽命長、使用溫度范圍寬等優(yōu)點，在電動汽車和高性能電源等領域具有廣闊的應用前景。
[0003]隨著便攜式電子器件、體內(nèi)電子器件、大功率能源轉(zhuǎn)換器件和微電流供電器件的快速發(fā)展，小型化、柔性化、平面化的高性能微型超級電容器成為電化學能源存儲領域的研宄熱點。微型超級電容器能夠解決微型電池功率密度低、電解電容器能量密度低的問題。作為微型能源器件，微型超級電容器能夠與納電子器件直接融合集成，滿足高度集成電子器件發(fā)展的需要。
[0004]現(xiàn)有生產(chǎn)的超級電容器構(gòu)建中大多采用了液體電解質(zhì)和隔膜，使超級電容器難以實現(xiàn)全固態(tài)結(jié)構(gòu)，影響了進一步平面化和微型化的進程。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型目的是為了解決現(xiàn)有生產(chǎn)的超級電容器構(gòu)建中大多采用液體電解質(zhì)和隔膜，使其難以實現(xiàn)全固態(tài)結(jié)構(gòu)的問題，提供了一種卷繞對稱交叉型全固態(tài)平面微型超級電容器。
[0006]本實用新型所述卷繞對稱交叉型全固態(tài)平面微型超級電容器，它包括硅襯底、多個電容器單元、凝膠電解質(zhì)、輔助電極、正極極耳和負極極耳，
[0007]硅襯底的上表面呈陣列形式排布多個電容器單元，硅襯底上每一列的所有電容器單元的擺放方位相一致；硅襯底上每一行電容器單元的第奇數(shù)位電容器單元的擺放方位相一致，第偶數(shù)位電容器單元的擺放方位相一致；硅襯底每一行電容器單元中，相鄰前一個奇數(shù)位電容器單元與后一個偶數(shù)位電容器單元之間設置一個輔助電極；電容器單元的行數(shù)和列數(shù)均大于或者等于2 ;
[0008]每個電容器單元由內(nèi)單電極和外單電極組成，內(nèi)單電極呈T形，該內(nèi)單電極的T形水平段的兩末端分別具有一個延伸段，所述延伸段的延伸方向與內(nèi)單電極的T形豎直段延伸方向相同；外單電極由具有開口的長方形與兩段連接段組成，所述開口位于長方形一條邊的中段，兩段連接段與開口處的兩個端點呈直角一一對接，并且連接段為向長方形內(nèi)部延伸；外單電極以T形豎直段為中心鏡像對稱，內(nèi)單電極的T形水平段及兩個延伸段位于外單電極內(nèi)部，內(nèi)單電極的T形豎直段位于外單電極的兩段連接段之間；
[0009]硅襯底每一行電容器單元中，相鄰前一個奇數(shù)位電容器單元和后一個偶數(shù)位電容器單元以輔助電極為中心呈鏡像對稱，該兩個電容器單元的內(nèi)單電極T形豎直段末端均連接輔助電極；相鄰前一個偶數(shù)位電容器單元和后一個奇數(shù)位電容器單元外單電極的相交邊界處共用外單電極的相應段；豎直方向相鄰的兩個電容器單元的邊界處共用外單電極的相應段；
[0010]所有內(nèi)單電極、外單電極和輔助電極相互之間的垂直距離相等；所有內(nèi)單電極、夕卜單電極和輔助電極相互之間設置凝膠電解質(zhì)；所有內(nèi)單電極、外單電極和輔助電極的上表面設置金集流體層；
[0011]娃襯底上首列電容器單元的外單電極的金集流體層連接正極極耳，娃襯底上末端側(cè)的輔助電極或者外單電極的金集流體層連接負極極耳。
[0012]內(nèi)單電極、外單電極和輔助電極均為石墨烯電極。
[0013]內(nèi)單電極、外單電極和輔助電極的厚度均為0.5nm，寬度均為0.2mm。
[0014]金集流體層的厚度為200nmo
[0015]凝膠電解質(zhì)的厚度為200.5nm。
[0016]所有內(nèi)單電極、外單電極和輔助電極相互之間的垂直距離為0.2mm。
[0017]本實用新型的優(yōu)點:本實用新型能夠解決全固態(tài)超級電容器的平面化和微型化問題，它是一種基于二維電極的全固態(tài)平面微型超級電容器，采用具有二維平面納米結(jié)構(gòu)的石墨烯作電極，電極寬度在微米量級，厚度在納米量級，實現(xiàn)了超級電容器的平面化和微型化。
[0018]在超級電容器構(gòu)建中采用凝膠電解質(zhì)，可以不使用隔膜，實現(xiàn)了全固態(tài)超級電容器。整個超級電容器是由多個電容器單元串并聯(lián)復合構(gòu)成，串聯(lián)可以提高分解電壓，并聯(lián)可以增大比電容，通過調(diào)整串聯(lián)和并聯(lián)的周期數(shù)，可以優(yōu)化超級電容器的分解電壓和比電容，從而優(yōu)化了超級電容器的器件結(jié)構(gòu)和電化學性能。
【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型所述卷繞對稱交叉型全固態(tài)平面微型超級電容器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0020]【具體實施方式】一:下面結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式所述卷繞對稱交叉型全固態(tài)平面微型超級電容器，其特征在于，它包括硅襯底1、多個電容器單元2、凝膠電解質(zhì)3、輔助電極4、正極極耳5和負極極耳6，
[0021]硅襯底I的上表面呈陣列形式排布多個電容器單元2，硅襯底I上每一列的所有電容器單元2的擺放方位相一致；硅襯底I上每一行電容器單元2的第奇數(shù)位電容器單元2的擺放方位相一致，第偶數(shù)位電容器單元2的擺放方位相一致；硅襯底I每一行電容器單元2中，相鄰前一個奇數(shù)位電容器單元2與后一個偶數(shù)位電容器單元2之間設置一個輔助電極4 ;電容器單元2的行數(shù)和列數(shù)均大于或者等于2 ;
[0022]每個電容器單元2由內(nèi)單電極21和外單電極22組成，內(nèi)單電極21呈T形，該內(nèi)單電極21的T形水平段的兩末端分別具有一個延伸段23，所述延伸段23的延伸方向與內(nèi)單電極21的T形豎直段延伸方向相同；外單電極22由具有開口的長方形與兩段連接段組成，所述開口位于長方形一條邊的中段，兩段連接段與開口處的兩個端點呈直角一一對接，并且連接段為向長方形內(nèi)部延伸；外單電極22以T形豎直段為中心鏡像對稱，內(nèi)單電極21的T形水平段及兩個延伸段23位于外單電極22內(nèi)部，內(nèi)單電極21的T形豎直段位于外單電極22的兩段連接段之間；
[0023]硅襯底I每一行電容器單元2中，相鄰前一個奇數(shù)位電容器單元2和后一個偶數(shù)位電容器單元2以輔助電極4為中心呈鏡像對稱，該兩個電容器單元2的內(nèi)單電極2IT形豎直段末端均連接輔助電極4 ;相鄰前一個偶數(shù)位電容器單元2和后一個奇數(shù)位電容器單元2外單電極22的相交邊界處共用外單電極22的相應段；豎直方向相鄰的兩個電容器單元2的邊界處共用外單電極22的相應段；
[0024]所有內(nèi)單電極21、外單電極22和輔助電極4相互之間的垂直距離相等；所有內(nèi)單電極21、外單電極22和輔助電極4相互之間設置凝膠電解質(zhì)3 ;所有內(nèi)單電極21、外單電極22和輔助電極4的上表面設置金集流體層；
[0025]娃襯底I上首列電容器單元2的外單電極22的金集流體層連接正極極耳5，娃襯底I上末端側(cè)