[发明专利]自充电储能装置

说明书

技术领域

本发明涉及纳米技术领域，更具体地说，涉及一种自充电储能装置。

背景技术

超级电容器也称为电化学电容器，是介于传统电容器与电池之间的一种电化学储能装置。与传统电容器相比，超级电容器拥有更高的静电容量；与电池相比，超级电容器具有更高的功率密度和超长循环寿命。超级电容器结合了二者的优点，是一种应用前景广阔的储能器件。

现有的超级电容器主要由电极、电解质和隔膜组成。其中电极包括电极活性材料和集电极两部分。集电极的作用是降低电极的内阻，要求它与电极接触面积大，接触电阻小，而且耐腐蚀性强，在电解质中性能稳定，不发生化学反应等。

虽然超级电容器性能优越，但是其充电电源的来源单一，不能实现自充电，故其使用产生了一定的局限性。现有技术中也存在一些超级电容器，它们可以被制备成柔性结构，但是制备工艺复杂，不易被大规模加工生产。超级电容器作为未来一种理想的储能元件，其结构也需要独特的设计。因此，为了更好的使用与应用超级电容器，亟需解决上述问题。

发明内容

本发明的发明目的是针对现有技术的缺陷，提出一种自充电储能装置，能够不借助外部电源，实现超级电容器的自充电。

本发明提供了一种自充电储能装置，包括：

将机械能转换为电能的至少一个氧化锌纳米发电机，所述氧化锌纳米发电机包括：相对设置的第一结构层和第二结构层，以及位于所述第一结构层和所述第二结构层之间的氧化锌纳米线；其中，所述氧化锌纳米线生长在所述第二结构层的朝向第一结构层的表面上，且所述氧化锌纳米线的另一端与第一结构层相接触，所述第一结构层和第二结构层构成所述氧化锌纳米发电机的两个输出电极；

与所述至少一个氧化锌纳米发电机的输出电极相连的、将所述氧化锌纳米发电机输出的电信号进行调节转换的充电电路模块；以及

与所述充电电路模块相连的、接收所述充电电路模块输出的电信号并进行储存的至少一个超级电容器；所述超级电容器包括：基底，位于基底上且属于同一层的隔膜、超级电容器第一电极、超级电容器第二电极以及第一集流体、第二集流体，电解液，填充有所述电解液的空腔，以及形成所述空腔的封装结构。

可选地，所述隔膜设置在所述超级电容器第一电极和超级电容器第二电极之间，所述第一集流体与超级电容器第一电极连接，所述第二集流体与超级电容器第二电极连接，所述充电电路模块与所述第一集流体、第二集流体连接；

所述封装结构包括位于所述第一集流体和第二集流体上的两个垫层片，以及垫层片上的封装层；

所述空腔由所述两个垫层片、所述隔膜、所述封装层、所述超级电容器第一电极和超级电容器第二电极形成。

可选地，至少一个氧化锌纳米发电机分设在所述超级电容器的上侧和/或下侧，设置在所述超级电容器下侧的至少一个氧化锌纳米发电机与所述超级电容器共用所述基底，设置在所述超级电容器上侧的至少一个氧化锌纳米发电机与所述超级电容器之间还设置有绝缘层。

可选地，设置在所述超级电容器下侧的氧化锌纳米发电机有多个，且阵列排列在同一层或不同层，形成并联和/或串联结构；和/或，设置在所述超级电容器上侧的氧化锌纳米发电机有多个，且阵列排列在同一层或不同层，形成并联和/或串联结构。

可选地，所述超级电容器为全固态超级电容器，选自全固态石墨烯超级电容器、全固态活性炭超级电容器、全固态活性炭/金属氧化物超级电容器、全固态活性炭/导电聚合物超级电容器、全固态活性炭/锂离子电池混合超级电容器中的一种。

可选地，所述基底的材质选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、硅和二氧化硅中的一种。

可选地，所述两个垫层片的材质选自丁钠橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、丁基橡胶、硅橡胶、聚氨酯橡胶、异戊橡胶、顺丁橡胶、氟橡胶和丙烯酸酯橡胶中的一种。

可选地，所述隔膜的材质为氧化石墨、对苯二甲酸乙二醇酯、硅和二氧化硅、聚二甲基硅氧烷等中的一种；则所述电解液体系选自聚乙烯醇-硫酸体系；聚乙烯醇-磷酸体系；1-丁基，3-甲基咪唑双三氟甲基磺酰磺酰亚胺-烟雾硅胶体系；聚苯胺-1-乙基，3-甲基咪唑四氟硼酸盐-三甲基硅醇体系；1-丁基，3-甲基咪唑四氟硼酸盐-硅胶体系；聚甲基丙烯酸甲酯-碳酸乙烯酯-碳酸丙烯酯-高氯酸锂体系；聚甲基丙烯酸甲酯-碳酸乙烯酯-碳酸丙烯酯-高氯酸纳体系；聚氧化乙烯-聚乙二醇-三氟甲基磺酸锂体系；聚甲基丙烯酸甲酯-碳酸乙烯酯-碳酸丙烯酯-高氯酸四乙基铵体系中的一种。