[发明专利]软式超级电容器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明是有关于一种软式储能装置，且特别是有关于一种软式超级电容器。

背景技术

储能装置的发展与其功效改善为全球绿能管理是否能成功的关键。其中一个重要的挑战为如何运输能量，因为有为数众多的各种电子装置与应用(例如从可整合至衣物的可穿戴式储能装置，到对重量与体积皆有严格要求的昂贵的太空应用)皆需要更轻、更小、更坚固的软式储能装置。但是目前对于可应用于其上的软式储能装置才刚开始起步而已。

超级电容器可以储存电能，因此可被用为电源，像电池一样。电池是依赖化学反应来储存与释放电能，而超级电容器只是将电能储存在其电极表面上。超级电容器可在数分钟内充满电，而非数小时，而且还可充电数百万次。虽然已经发展出一些软式超级电容器，其柔软度仍然面临挑战。

发明内容

因此，本发明的一态样是在提供一种软式超级电容器，其包含一聚合物固态电解质层、一第一与第二活性层以及一第一与第二电子传导层。上述的聚合物固态电解质层包含一锂盐与一有机聚合物，且锂盐与有机聚合物的重量比最多为5：1。上述的第一与第二活性层分别位于聚合物固态电解质层相对两表面上，用以吸附离子。上述的第一与第二电子传导层分别位于第一与第二活性层的外侧表面上。第一与第二电子传导层包含低阻抗的一碳布层，该碳布层的导电度为至少10S/cm。

依据一实施例，上述的锂盐为LiClO₄、LiBF₄、LiPF₆、LiAsF₆、LiCF₃SO₃、LiBr、LiN(CF₃SO₃)₂或前述锂盐的任意组合。

依据另一实施例，上述的有机聚合物为聚乙烯醇(polyvinyl alcohol;PVA)或磺酸化聚醚醚酮(sulfonated polyetheretherketone;SPEEK)。

依据又一实施例，上述的第一与第二活性层包含碳膜，该些碳膜包含10–15wt%的导电碳黑、60–70wt%的活性碳以及15–30wt%的上述有机聚合物。

依据再一实施例，当上述的第一与第二活性层包含碳膜时，上述的导电碳黑的导电度为10¹–10²S/cm。

依据再一实施例，当上述的第一与第二活性层包含碳膜时，上述的活性炭的比表面积为1000–2000m²/g。

依据再一实施例，上述的第一与第二活性层包含比表面积1000–2000m²/g的至少二碳布。

依据再一实施例，当上述的第一与第二活性层包含比表面积1000–2000m²/g的至少二碳布时，上述的软式超级电容器更包含至少二活性碳层，分别位于第一活性层与第一电子传导层之间，以及第二活性层与第二电子传导层之间。

依据再一实施例，上述的第一与第二活性层包含比表面积100–400m²/g的纳米碳管层。

依据再一实施例，当上述的第一与第二活性层包含比表面积100–400m²/g的纳米碳管层时，上述的第一与第二活性层更包含一结合剂。

依据再一实施例，上述的软式超级电容器更包含一封装层，以完整包覆第一与第二电子传导层、第一与第二活性层与聚合物固态电解质层。

依据再一实施例，上述的封装层的材料为铝箔或高分子膜。

依据再一实施例，上述的高分子膜为聚丙烯膜(polypropylene;PP)或聚对苯二甲二乙酯膜(polyethylene terephthalate;PET)。

本发明的另一态样为提供上述的各种软式超级电容器的制备方法，其包含下述步骤。首先，由下至上依序排列上述的第一电子传导层、第一活性层、聚合物固态电解质层、第二活性层与第二电子传导层，然后进行热压合步骤以形成超级电容器。

依据一实施例，上述软式超级电容器的制备方法更包含用一液体湿润上述的超级电容器。可用的液体为水、硫酸溶液或硫酸盐溶液。接着，再封装湿润后的超级电容器。

依据另一实施例，上述的硫酸溶液或硫酸盐溶液的浓度为0.1–1M。

依据再一实施例，上述的硫酸盐溶液为硫酸锂溶液或硫酸钠溶液。