[实用新型]卷绕交叉型全固态平面微型超级电容器

说明书

技术领域

本实用新型涉及卷绕交叉型全固态平面微型超级电容器，属于超级电容器技术领域。

背景技术

超级电容器是一种介于电池与普通电容之间，兼备二者特点的新型储能器件。它具有能量密度高、充放电速度快、循环寿命长、使用温度范围宽等优点，在电动汽车和高性能电源等领域具有广阔的应用前景。

随着便携式电子器件、体内电子器件、大功率能源转换器件和微电流供电器件的快速发展，小型化、柔性化、平面化的高性能微型超级电容器成为电化学能源存储领域的研究热点。微型超级电容器能够解决微型电池功率密度低、电解电容器能量密度低的问题。作为微型能源器件，微型超级电容器能够与纳电子器件直接融合集成，满足高度集成电子器件发展的需要。

现有生产的超级电容器构建中大多采用了液体电解质和隔膜，使超级电容器难以实现全固态结构，影响了进一步平面化和微型化的进程。

发明内容

本实用新型目的是为了解决现有生产的超级电容器构建中采用液体电解质和隔膜，使其难以实现全固态结构的问题，提供了一种卷绕交叉型全固态平面微型超级电容器。

本实用新型所述卷绕交叉型全固态平面微型超级电容器，它包括硅衬底、多个电容器单元、凝胶电解质、两个电极极耳和辅助电极；

硅衬底的上表面呈阵列形式并行排布多个电容器单元，所有电容器单元的摆放方位相一致；电容器单元的行数和列数均大于或者等于2；

每个电容器单元由内单电极和外单电极组成，内单电极呈T形，该内单电极的T形水平段的两末端分别具有一个延伸段，所述延伸段的延伸方向与内单电极的T形竖直段延伸方向相同；外单电极由具有开口的长方形与两段连接段组成，所述开口位于长方形一条边的中段，两段连接段与开口处的两个端点呈直角一一对接，并且连接段为向长方形内部延伸；外单电极以T形竖直段为中心镜像对称，内单电极的T形水平段及两个延伸段位于外单电极内部，内单电极的T形竖直段位于外单电极的两段连接段之间；

水平方向相邻的前一个电容器单元的内单电极T形竖直段末端连接后一个电容器单元的外单电极的一条边的中点，所述一条边为与开口相对的边；竖直方向相邻的两个电容器单元的边界处共用外单电极的相应段；

辅助电极呈竖直方向设置在硅衬底上，硅衬底上最后一列电容器单元的内单电极T形竖直段的末端连接辅助电极；

所有内单电极、外单电极和辅助电极相互之间的垂直距离相等；所有内单电极、外单电极和辅助电极相互之间设置凝胶电解质；所有内单电极、外单电极和辅助电极的上表面设置金集流体层；

硅衬底上第一列电容器单元的一个外单电极的金集流体层连接一个电极极耳；辅助电极的金集流体层连接另一个电极极耳。

内单电极、外单电极和辅助电极均为石墨烯电极。

内单电极、外单电极和辅助电极的厚度均为0.5nm，宽度均为0.2mm。

金集流体层的厚度为200nm。

凝胶电解质的厚度为200.5nm。

所有内单电极、外单电极和辅助电极相互之间的垂直距离为0.2mm。

本实用新型的优点：本实用新型能够解决全固态超级电容器的平面化和微型化问题，它是一种基于二维电极的全固态平面微型超级电容器，采用具有二维平面纳米结构的石墨烯作电极，电极宽度在微米量级，厚度在纳米量级，实现了超级电容器的平面化和微型化。

在超级电容器构建中采用凝胶电解质，可以不使用隔膜，实现了全固态超级电容器。整个超级电容器是由多个电容器单元串并联复合构成，串联可以提高分解电压，并联可以增大比电容，通过调整串联和并联的周期数，可以优化超级电容器的分解电压和比电容，从而优化了超级电容器的器件结构和电化学性能。

附图说明

图1是本实用新型所述卷绕交叉型全固态平面微型超级电容器的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述卷绕交叉型全固态平面微型超级电容器，它包括硅衬底1、多个电容器单元2、凝胶电解质3、两个电极极耳4和辅助电极5；

硅衬底1的上表面呈阵列形式并行排布多个电容器单元2，所有电容器单元2的摆放方位相一致；电容器单元2的行数和列数均大于或者等于2；