CN101937776A - 超级电容 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种超级电容，该超级电容包括一个第一电极，一个第二电极，以及一固体聚合物胶体电解液。所述第一电极及第二电极平行间隔设置于所述固体聚合物胶体电解液中，并与该固体聚合物胶体电解液一起形成一整体结构。所述第一电极及第二电极为碳纳米管复合膜，该碳纳米管复合膜结构为多个碳纳米管以及导电聚合物组成的多孔薄膜，所述多个碳纳米管相互连接形成一骨架，所述导电聚合物包裹在碳纳米管表面形成一聚合物导电层。
Description
技术领域
本发明涉及一种超级电容，尤其涉及一种超薄全固态超级电容。
背景技术
当今，可移动电子设备，如移动电话、笔记本电脑及数码相机等，正在朝向微型化、轻质量、柔性甚至可以卷曲等方面发展。因此，为了满足可以移动电子设备发展的需要，其能量存储装置(如电池和超级电容)的相关技术也需要得到进一步的提高。然而，制备具有优越的超轻及柔性的能量存储装置仍然存在着挑战。
近些年，为了提高超级电容的电容值或电池的容量的需要，采用碳纳米管膜以及石墨烯结构作为超级电容或电池的电极的技术得到了发展。然而，在现有技术中，上述技术多是对传统的能量存储设备的电极等部件进行的改进(一个隔膜设置于两个间隔的电极之间，所述隔膜及两个电极设置于液态的电解液中)。
上述结构的超级电容在非静态环境(例如，移动电子设备，运动状态的电子设备，以及可穿戴的电子设备)中应用时，仍然存在一些缺憾。比如，液态的电解质需要高标准的封装材料及技术，如果一旦出现漏液，液态电解液将对环境产生坏的影响。另外，由于现有技术中的超级电容采用将电极间隔设置于液态电解液中的结构，其结构稳定性差，超级电容中的电极以及隔膜等元件在电子器件移动过程中容易受损，因此其抗震性能也较差，从而影响该电容的电化学性能以及循环寿命。并且，液态电解液的使用，使得超级电容整体无法做成柔性的。因此，上述缺陷进一步限制了超级电容在超薄，以及柔性等方面要求的应用。
发明内容
有鉴于此，确有必要提供一种具有柔性的固态超级电容。
一种超级电容，该超级电容包括一第一电极，一第二电极，以及一固体聚合物胶体电解液。所述第一电极及第二电极间隔设置于所述固体聚合物胶体电解液中，并与该固体聚合物胶体电解液一起形成一整体结构。所述第一电极及第二电极为碳纳米管复合膜，该碳纳米管复合膜结构为多个碳纳米管以及导电聚合物组成的多孔薄膜，所述多个碳纳米管相互连接形成一碳纳米管骨架，所述导电聚合物包裹在碳纳米管表面形成一导电聚合物层。
相较于现有技术，由于所述超级电容中的电极为碳纳米管复合膜构成，而碳纳米管复合膜具有非常好的柔性，并且该超级电容为两个碳纳米管复合膜设置于固体聚合物胶体电解液中，并与该固体聚合物胶体电解液形成一个整体结构，该超级电容整体也具有较好的柔性。当外力施加于该超级电容时，碳纳米管复合膜电极不易发生破损，从而该超级电容具有较好的缓冲性能和抗震性能，从而使得该超级电容在弯曲时也具有较好的电化学特性以及循环寿命，可以在可移动的电子设备中得到较好的应用。
附图说明
图1是本发明实施例的超级电容的结构示意图。
图2是本发明实施例的超级电容的电极的局部放大图。
图3为本发明实施例的具有外壳的超级电容的示意图。
图4为本发明实施例的超级电容的伏安循环曲线。
图5为本发明实施例的超级电容的恒流冲放电曲线。
图6为本发明实施例的超级电容的另一种电极结构示意图。
主要元件符号说明
超级电容 100
第一电极 102
第二电极 104
固体聚合物胶体电解液 106
碳纳米管 112
导电聚合物层 114
碳纳米管网状结构 116，216
具体实施方式
本发明提供一种具有超柔性的全固态的薄膜型超级电容，由于该超级电容采用了碳纳米管膜与导电聚合物复合形成的膜作为超级电容的电极，该电极直接固化设置于固体聚合物胶体电解液中，从而该薄膜型超级电容的两个电极在该超级电容形状或者环境变化时不会发生相对结构的变化，提高了该超级电容的稳定性，和抗震性。另外，由于碳纳米管膜导电聚合物复合材料具有较高的柔性，而且固体聚合物胶体电解液也具有较好的柔性，本发明提供的超级电容也具有较高的柔性，可以随意卷绕甚至弯折，从而该超级电容可以较好的适应于形态多变环境或者搞震荡等不稳定环境中(例如，应用于可穿戴的电子设备中或者运动状态的电子设备，如车载电子设备中)。还有，固态的高分子电解液不会存在漏液的危险，从而不会对环境造成破坏。
本发明中的电极为碳纳米管膜与导电聚合物复合形成，碳纳米管膜中的多个碳纳米管形成一个完整的碳纳米管骨架结构，该骨架结构具有自支撑特性，因此可以支撑复合在碳纳米管表面的导电聚合物层。该碳纳米管骨架结构具有多个微孔，或者多个间隙，而导电聚合物层形成于碳纳米管的表面，并不会填充所述多个微孔。因此，本发明的电极也具有多个微孔，从而增大了电极的比表面积，使其具有更好的电化学性能。在具体实施例中，将多个碳纳米管组成的碳纳米管膜，或者碳纳米管骨架，定义为碳纳米管网状结构，这并不矛盾，因为从形态上看，碳纳米管膜中的多个碳纳米管互相连接，并且还具有微孔或者间隙，就是一个网状的结构，然而它又起到了支撑导电聚合物的作用，因此碳纳米管骨架和碳纳米管网状结构是统一的。
以下将结合附图详细说明本发明实施例的超级电容。
请参阅图1，本发明实施例提供一种超级电容器10，该超级电容器具有平板型的结构，包括：一第一电极102，一第二电极104，一固体聚合物胶体电解液106，以及一个外壳107。所述的第一电极102、第二电极104平行间隔设置在该固体聚合物胶体电解液106中。所述的第一电极102、第二电极104和固体聚合物胶体电解液106形成一个具有柔性的整体结构。所述第一电极102和第二电极104具有相同的结构，均为具有平面结构的碳纳米管复合膜。
请参阅图2，为本发明实施例提供的超级电容器10的第一电极102的局部放大图。该第一电极102为碳纳米管与导电聚合物材料构成的复合膜。该复合膜包括一碳纳米管网状结构116及一导电聚合物层114，其中虚线代表一根碳纳米管112。所述碳纳米管网状结构116由多个碳纳米管112相互连接形成。相邻的碳纳米管112之间通过范德华力相互连接。所述碳纳米管与高分子材料构成的碳纳米管复合膜中，碳纳米管网状结构116作为骨架，所述导电聚合物层114包覆在所述碳纳米管网状结构116中的碳纳米管112的表面，即，所述碳纳米管网状结构116可支撑该导电聚合物层114，使得该导电聚合物层114可分布在碳纳米管112的表面。在本实施例中，所述导电聚合物层114均匀地分布在所述碳纳米管网状结构116的全部表面，即，所述碳纳米管网状结构116中每个碳纳米管112的表面都均匀分布有导电聚合物层114。此外，所述碳纳米管网状结构116具有多个微孔118。这些微孔118是由多个碳纳米管112所围成，且每一个微孔118的内表面均设置有上述导电聚合物层114。所述微孔的尺寸范围为60纳米～400纳米。由于多个微孔118的存在，使得所述第一电极具有较小的密度，从而重量较轻。由于所述第一电极102，所述第二电极104均是由碳纳米管和导电聚合物组成的复合膜，该第一电极102和第二电极104具有非常好的柔性，可以任意弯曲。
所述碳纳米管112包括单壁碳纳米管、双壁碳纳米管及多壁碳纳米管中的一种或几种。单壁碳纳米管的直径优选为0.5纳米～50纳米，双壁碳纳米管的直径优选为1.0纳米～50纳米，多壁碳纳米管的直径优选为1.5纳米～50纳米。所述碳纳米管的长度优选为在100纳米到10毫米之间。本实施例中，所述碳纳米管112形成的碳纳米管网状结构116为一无序排列的碳纳米管网状结构。所谓“无序”即指碳纳米管网状结构116中的碳纳米管112的排列方式为无规则排列或各向同性排列。所述无序排列的碳纳米管112通过范德华力相互吸引、相互缠绕、均匀分布。优选地，所述碳纳米管112基本平行于碳纳米管网状结构16的表面。
所述无序排列的碳纳米管网状结构包括真空抽滤法制备的无序排列的碳纳米管纸以及碳纳米管粉末经过15MPa以上的压力压平形成的碳纳米管片等。本实施例中，所述碳纳米管网状结构为真空抽滤法制备的无序排列的碳纳米管纸。
所述导电聚合物层114的材料为聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚乙炔、聚对苯及聚对苯撑乙烯中的一种或几种。所述导电聚合物层114的厚度优选为30纳米～150纳米之间。本实施例中，所述导电聚合物层114的厚度为50纳米～90纳米。所述导电聚合物层114在所述的碳纳米管与导电聚合物材料构成的复合膜中的质量百分含量优选为20％～80％。本实施例中，所述导电聚合物层14为聚苯胺层，且所述导电聚合物层14包覆在上述的无序碳纳米管网状结构表面。
所述固体聚合物胶体电解液106为胶体电解液，形态上为一个胶体薄膜，该胶体电解液为电解质溶解到胶体中制成。该电解质可以为硫酸，盐酸、氢氧化纳、氢氧化钾或硫酸钠等，胶体可以为聚乙烯醇、聚乙二醇、聚偏氟乙烯、聚丙烯晴、聚丙烯酰胺、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯或聚碳酸酯等高分子溶于水形成的胶体。本实施例中，所述固体聚合物胶体电解液106为聚乙烯醇胶体电解液，该聚乙烯醇胶体电解液的组分包括质量百分比为44.9wt％的硫酸，质量百分比为45.8wt％的聚乙烯醇，以及质量百分比为9.3wt％的水。该固体聚合物胶体电解液106为具有平面结构的薄膜，该固体聚合物胶体电解液106的厚度为100微米至1毫米。所述第一电极102及所述第二电极104相互平行且间隔设置于所述固体聚合物胶体电解液106中，并与该固体聚合物胶体电解液106形成一个整体结构。所述固体聚合物胶体电解液106具有较好的柔性，并且由于所述第一电极102及所述第二电极104也具有较好的柔性，该超级电容100具有较好的柔性，并且可以任意弯曲。由于该超级电容100具有较好的柔性，并且为全固态电容，其具有一定的抗震性，以及可弯曲的性能，从而可以很好的应用于运动状态下的电子设备中。
请参阅图3，可以理解，本发明实施例提供的超级电容100可以进一步包括一外壳107，所述第一电极102，第二电极104，以及所述固体聚合物胶体电解液106均设置在该外壳107内。所述外壳107为具有柔性的绝缘材料构成，如塑料或树脂等具有柔性的材料。本实施例中，该外壳107为一聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)透明薄膜构成。所述外壳107将所述第一电极102，第二电极104以及固体聚合物胶体电解液106容置于其中。另外，为了保证所述固体聚合物胶体电解液106长期为胶体状态，还可以将所述第一电极102，第二电极104以及固体聚合物胶体电解液106封装于所述外壳107中，从而于外界空气隔绝。
请参照图4，图4为本发明实施例的超级电容100的伏安循环曲线图。图5为本发明实施例的超级电容100的恒流冲放电曲线。通过图5可以计算出本发明实施例的超级电容100的比电容为500F/g。
请参阅图6，为本发明实施例的超级电容100的第一电极102及第二电极104中，具有另一种形态的碳纳米管网状结构216的碳纳米管导电聚合物复合膜的结构示意图。该碳纳米管网状结构216为一有序排列的碳纳米管网络结构216，该有序排列的碳纳米管网络结构216中的碳纳米管112沿一个方向或多个方向择优取向排列。导电聚合物层114依附在所述有序排列的碳纳米管网状结构216中的碳纳米管112上。
具体地，所述有序排列的碳纳米管网络结构为一有序排列的碳纳米管层。该碳纳米管层包括至少一有序碳纳米管膜，该有序碳纳米管膜通过直接拉伸一碳纳米管阵列获得。该有序碳纳米管膜包括沿同一方向择优延伸排列的碳纳米管，并且在垂直于碳纳米管延伸方向，碳纳米管膜中的碳纳米管之间还存在多个间隙，从而从整体上看该碳纳米管膜可以看作是一个网状结构。所述相邻的碳纳米管之间通过范德华力紧密结合。可以理解，所述有序碳纳米管层可以进一步包括至少两个重叠设置的有序碳纳米管膜。相邻的两个有序碳纳米管膜中的碳纳米管沿同一方向或沿不同方向择优取向延伸，具体地，相邻的两个有序碳纳米管膜中的碳纳米管具有一交叉角度α，且0度≤α≤90度，具体可依据实际需求制备。可以理解，由于有序排列的碳纳米管层中的有序碳纳米管膜可重叠设置，故，上述有序碳纳米管层的厚度不限，可根据实际需要制成具有任意厚度的有序排列的碳纳米管层。
以下将详细说明本发明实施例的超级电容100的制备方法，具体包括下面的步骤：
步骤一，制备所述第一电极102以及所述第二电极104。
所述第一电极102以及第二电极104具有相同的结构，都是由碳纳米管膜作为骨架，将导电聚合物材料复合于该碳纳米管膜的碳纳米管的表面，形成的碳纳米管导电聚合物复合膜。下面以第一电极102的制备方法为例，阐述第一电极102以及第二电极104的制备方法。
所述第一电极102的制备包括以下步骤：
第一，制备一碳纳米管膜。
所述制备碳纳米管膜的方法包括直接生长法、絮化法、碾压法或拉膜法等其它方法。所述碳纳米管膜包括多个均匀分布的碳纳米管，且该多个碳纳米管相互连接形成导电网络结构。
本实施例采用絮化法制备所述碳纳米管膜，该方法具体包括以下步骤：
(一)提供一碳纳米管原料。
本实施例中，所述碳纳米管原料的制备方法具体包括以下步骤：(a)提供一平整基底，该基底可选用P型或N型硅基底，或选用形成有氧化层的硅基底，本实施例优选为采用4英寸的硅基底；(b)在基底表面均匀形成一催化剂层，该催化剂层材料可选用铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)或其任意组合的合金之一；(c)将上述形成有催化剂层的基底在700～900℃的空气中退火约30分钟～90分钟；(d)将处理过的基底置于反应炉中，在保护气体环境下加热到500～740℃，然后通入碳源气体反应约5～30分钟，生长得到碳纳米管阵列，其高度大于100纳米，优选为100纳米～10毫米；(e)使碳纳米管阵列脱离基底，获得碳纳米管原料。
该碳纳米管阵列为多个彼此平行且垂直于基底生长的碳纳米管形成的纯碳纳米管阵列，由于生成的碳纳米管长度较长，部分碳纳米管会相互缠绕。通过上述控制生长条件，该超顺排碳纳米管阵列中基本不含有杂质，如无定型碳或残留的催化剂金属颗粒等。本实施例中碳源气可选用乙炔等化学性质较活泼的碳氢化合物，保护气体可选用氮气、氨气或惰性气体。可以理解的是，本实施例提供的碳纳米管阵列不限于上述制备方法。本实施例优选采用刀片或其他工具将碳纳米管从基底刮落，获得碳纳米管原料，其中碳纳米管一定程度上保持相互缠绕的状态。
所述碳纳米管包括单壁碳纳米管、双壁碳纳米管及多壁碳纳米管中的一种或几种。该单壁碳纳米管的直径为0.5纳米～50纳米，该双壁碳纳米管的直径为1.0纳米～50纳米，该多壁碳纳米管的直径为1.5纳米～50纳米。所述碳纳米管的长度在100纳米到10毫米之间。
(二)将上述碳纳米管原料添加到溶剂中并进行絮化处理获得碳纳米管絮状结构。
本实施例中，溶剂可选用水、易挥发的有机溶剂等。絮化处理可通过采用超声波分散处理或高强度搅拌等方法。优选地，本实施例采用超声波将碳纳米管在溶剂中分散10～30分钟。由于碳纳米管具有极大的比表面积，相互缠绕的碳纳米管之间具有较大的范德华力。上述絮化处理并不会将碳纳米管原料中的碳纳米管完全分散在溶剂中，碳纳米管之间通过范德华力相互吸引、缠绕，形成网络状结构。
(三)将上述碳纳米管絮状结构从溶剂中分离，并对该碳纳米管絮状结构定型处理以获得碳纳米管膜。
本实施例中，分离碳纳米管絮状结构的方法具体包括以下步骤：将上述含有碳纳米管絮状结构的溶剂倒入放有滤纸的漏斗中；静置干燥一段时间从而获得分离的碳纳米管絮状结构。
所述定型处理具体包括以下步骤：将上述碳纳米管絮状结构置于一容器中；将碳纳米管絮状结构按照预定形状摊开；施加一定压力于摊开的碳纳米管絮状结构；以及，将碳纳米管絮状结构中残留的溶剂烘干或等溶剂自然挥发后获得碳纳米管膜。可以理解，本实施例可通过控制碳纳米管絮状结构摊片的面积来控制碳纳米管膜的厚度和面密度。摊片的面积越大，则碳纳米管膜的厚度和面密度就越小。本实施例中获得的碳纳米管膜的厚度为1微米至200微米。
另外，上述分离与定型处理步骤也可直接通过抽滤的方式获得碳纳米管膜，具体包括以下步骤：提供一微孔滤膜及一抽气漏斗；将上述含有碳纳米管絮状结构的溶剂经过微孔滤膜倒入抽气漏斗中；抽滤并干燥后获得碳纳米管膜。该微孔滤膜为一表面光滑、孔径为0.22微米的滤膜。由于抽滤方式本身将提供一较大的气压作用于碳纳米管絮状结构，该碳纳米管絮状结构经过抽滤会直接形成一均匀的碳纳米管膜。且，由于微孔滤膜表面光滑，该碳纳米管膜容易剥离。
采用所述絮化法制备的碳纳米管膜，其包括多个均匀分布的碳纳米管，该多个均匀分布的碳纳米管通过范德华力相互连接形成网络结构，从而形成一具有自支撑结构的碳纳米管膜，该碳纳米管膜具有较好的柔韧性。
可以理解，所述碳纳米管膜的制备方法还可以为直接生长法、碾压法或拉膜法等其它方法。所述直接生长法为用化学气相沉积法于一基板上生长碳纳米管膜。该碳纳米管膜为无序碳纳米管膜，该碳纳米管膜包括多个无序排列的碳纳米管。所述采用碾压法制备碳纳米管膜的方法包括以下步骤：提供一碳纳米管阵列形成于一基底；以及提供一施压装置挤压上述碳纳米管阵列，从而得到碳纳米管膜。该碳纳米管膜为无序碳纳米管膜，且包括多个沿一个或多个方向择优取向排列的碳纳米管。所述采用拉膜法制备碳纳米管膜的方法包括以下步骤：制备一碳纳米管阵列；从上述碳纳米管阵列中选定一定宽度的多个碳纳米管束片段，优选为采用具有一定宽度的胶带接触碳纳米管阵列以选定一定宽度的多个碳纳米管束片段；以及以一定速度沿基本垂直于碳纳米管阵列生长方向拉伸该多个碳纳米管束片段，以形成一连续的碳纳米管膜。
第二，将导电聚合物复合在所述碳纳米管膜上，获得一碳纳米管/导电聚合物复合材料。
将导电聚合物复合在所述碳纳米管膜上的方法，可以采用化学原位聚合法，或者电化学原位聚合法。本实施例以化学原位聚合法为例，其包括以下步骤：
首先，制备一导电聚合物单体的酸溶液。
本实施例中，所述制备一导电聚合物单体的酸溶液，将所述碳纳米管膜浸入所述聚合物单体的酸溶液中的方法具体包括以下步骤：取一容器，于该容器中配制40毫升1摩尔/升的硫酸溶液；量取0.74504克的苯胺单体油状物(0.74504克苯胺单体油状物的物质的量为0.008摩尔)，并放入一容器内，向该容器内注入40毫升1摩尔/升的硫酸溶液，使所述苯胺单体油状物溶于所述硫酸溶液中，制备成0.2摩尔/升的苯胺的硫酸溶液，该苯胺的硫酸溶液用作电解液。
其次，提供一个阴极电极片。
本实施例中，所述阴极电极片为碳纳米管膜。
再次，将一个碳纳米管膜及一个阴极电极片平行且间隔浸入导电聚合物单体的酸溶液中。
所述碳纳米管膜的质量份均为50～90，所述导电聚合物单体的酸溶液中的导电聚合物单体与所述碳纳米管膜的质量比为2∶9～4∶5。所述碳纳米管膜与阴极电极片之间的距离为0.5厘米～3厘米。所述碳纳米管膜的形状不限，可以为各种平面几何图形。
本实施例中，可采用两个面积相等的碳纳米管膜，所述两个碳纳米管膜的质量均为40.1毫克，再将所述两个碳纳米管膜平行且间隔浸入所述苯胺单体的硫酸溶液中，使其中一个碳纳米管作阴极电极片，并使得两个碳纳米管膜之间保持1厘米的距离。
最后，在碳纳米管膜与阴极电极片之间形成一电势差，并使碳纳米管膜与电源正极相连作阳极，阴极电极片与电源负极相连作阴极，导电聚合物单体在作为阳极的碳纳米管膜上发生氧化聚合反应，导电聚合物单体均匀聚合形成导电聚合物纤维，导电聚合物纤维复合在所述碳纳米管膜中碳纳米管的表面或/和附着在所述碳纳米管的管壁上，导电聚合物纤维还可以彼此相互连结后再复合在所述碳纳米管的表面或/和附着在所述碳纳米管的管壁上，从而或者所述的第一电极102或者第二电极104。
步骤二，制备固体聚合物胶体电解液。
所述固体聚合物胶体电解液可以为各种酸为电解质的电解液，如硫酸或者盐酸，氢氧化纳或者氢氧化钾，硫酸钠等电解质。所述胶体电解液，为能溶于水的高分子材料。
固体聚合物胶体电解液(solid-state polymer gel electrolyte)统一的制备思路是：
1)高分子材料粉末(聚乙烯醇、聚乙二醇、聚偏氟乙烯、聚丙烯晴、聚丙烯酰胺、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯等)放于水中，形成1％至10wt％的高分子材料与水的混合液；
2)强力搅拌情况下缓慢升温，从室温到90℃左右，在90℃恒温直至混合液变得清澈透明，表明高分子材料溶于水中；
3)再加入一定量的电解质盐(酸，如硫酸、磷酸等；碱，如氢氧化钠、氢氧化钾等；中性盐类，如硫酸钠、高氯酸锂等)，继续搅拌2个小时，便得到高温状态下的不粘稠的聚合物电解液。
对于盐类电解质，要加入少量(少于5％)的增塑剂(聚丙烯酸钠)，防止固化时水分过多挥发，盐类析出，形不成胶体薄膜。
本实施例以硫酸为电解质，该方法包括以下步骤：取一定量的浓硫酸溶解在去离子水中，形成硫酸溶液；取一定量的聚乙烯醇粉末放入上述硫酸溶液中；搅拌上述硫酸溶液，加热上述硫酸溶液从室温缓慢升温至90摄氏度，并维持在90摄氏度，直至混合液变的清澈透明；停止加热，上述混合液降至室温，得到粘稠的聚乙烯醇溶液。
步骤三，将第一电极102或第二电极104浸润到所述聚合物胶体电解液中，通风，干燥后获得包裹有聚合物胶体电解液的第一电极102或第二电极104。
请参阅图2，所述第一电极102或者第二电极104，为碳纳米管高分子复合膜，其具有多个微孔118，当所述第一电极102或者第二电极104浸润到所述聚合物胶体电解液中时，液态的聚合物胶体电解液渗透进入所述微孔118中，当室温通风8小时以后，所属聚合物胶体电解液中的水分蒸发，最后得到固态的胶体电解液。
步骤四，将包裹有聚合物胶体电解液的第一电极102，与包裹有聚合物胶体电解液的第二电极104对接在一起，从而获得所述超级电容100。
可以理解，由于所述聚合物胶体电解液为胶体，因此只要施加一定的压力就可以将包裹有聚合物胶体电解液的第一电极102，与包裹有聚合物胶体电解液的第二电极104对接在一起。
本发明所述超级电容中的电极为碳纳米管复合膜构成，而碳纳米管复合膜具有非常好的柔性，并且该超级电容为两个碳纳米管复合膜设置于固体聚合物胶体电解液中，并与该固体聚合物胶体电解液形成一个整体结构，因此，该超级电容封装完整体也具有较好的柔性。当外力施加于该超级电容时，碳纳米管复合膜电极不易发生相对移动，从而使得该超级电容在弯曲时也具有较好的电化学特性以及循环寿命。由于该超级电容具有较好的柔性，并且为全固态电容，其具有一定的抗震性，以及可弯曲的性能，从而可以很好的应用于运动状态下的电子设备中，从而可以适应多种变化的环境，具有更宽的应用范围。上述超级电容由于以上优点，可以在可穿戴得电子设备中具有较好的应用。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内作其它变化，当然这些依据本发明精神所作的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围内。
Claims (12)
1.一种超级电容，包括一第一电极，一第二电极，以及一电解液，其特征在于，所述电解液为固体聚合物胶体电解液，所述第一电极及第二电极间隔设置于所述固体聚合物胶体电解液中，并与该固体聚合物胶体电解液共同形成一整体结构，所述第一电极及第二电极为碳纳米管复合膜，该碳纳米管复合膜为多个碳纳米管以及导电聚合物组成的多孔薄膜，所述多个碳纳米管相互连接形成一碳纳米管骨架，所述导电聚合物形成导电聚合物层包裹在碳纳米管表面。
2.如权利要求1所述的超级电容，其特征在于，所述固体聚合物胶体电解液为为聚乙烯醇胶体电解液，其组分为质量百分比为44.9wt％的硫酸，质量百分比为45.8wt％的聚乙烯醇，以及质量百分比为9.3wt％的水。
3.如权利要求2所述的超级电容，其特征在于，所述固体聚合物胶体电解液为胶体薄膜，其厚度为100微米至1毫米。
4.如权利要求1所述的超级电容，其特征在于，所述导电聚合物层的厚度为30纳米～150纳米。
5.如权利要求4所述的超级电容，其特征在于，所述导电聚合物为聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚乙炔、聚对苯及聚对苯撑乙烯中的一种或几种。
6.如权利要求1所述的超级电容，其特征在于，所述第一电极及所述第二电极的厚度为1微米至200微米。
7.如权利要求1所述的超级电容，其特征在于，所述碳纳米管骨架具有多个微孔，这些微孔是由多个碳纳米管所围成，且每一个微孔的内表面均设置有上述导电聚合物层。
8.如权利要求7所述的超级电容，其特征在于，所述碳纳米管骨架中的碳纳米管无序排列，所述无序排列的碳纳米管通过范德华力相互吸引、相互缠绕且均匀分布于碳纳米管骨架中。
9.如权利要求1所述的超级电容，其特征在于，所述碳纳米管骨架包括至少一有序碳纳米管膜，该有序碳纳米管膜包括沿同一方向择优取向延伸的碳纳米管，所述相邻的碳纳米管之间通过范德华力紧密结合形成碳纳米管网状结构。
10.如权利要求9所述的超级电容，其特征在于，所述有序碳纳米管膜在垂直于碳纳米管延伸方向上具有多个间隙。
11.如权利要求9所述的超级电容，其特征在于，所述碳纳米管骨架包括多个重叠设置的有序碳纳米管膜。
12.一种如权利要求1至11项中任意一项所述的超级电容，其特征在于，进一步包括一外壳，所述第一电极，第二电极及固体聚合物胶体电解液设置于所述外壳内。
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