CN108123643A - 一种基于摩擦纳米发电机的自充电式超级电容器 - Google Patents

Abstract

一种基于摩擦纳米发电机的自充电式超级电容器，包括：第一摩擦单元，其在外界能量的作用下运动，以及至少一个超级电容器组，所述至少一个超级电容器组作为摩擦纳米发电机的摩擦单元，用于与所述第一摩擦单元接触分离产生电能并存储，其中至少一个超级电容器组包括串接的至少一个超级电容器。

Description

一种基于摩擦纳米发电机的自充电式超级电容器

技术领域

本发明涉及一种超级电容器，尤其涉及一种基于摩擦纳米发电机的高效自充电式超级电容器。

背景技术

近年来，随着环境的日益恶化，人们的环保意识不断增强。清洁无污染的自然能源成为世界关注的热点。驱动微、小型电子设备的纳米发电机也是当前全球科学家研究的焦点之一。研究人员已研发了利用机械能、振动能、风能、潮汐能等清洁能源的纳米发电机。同时，能量储存也是必须要考虑的问题。目前，研究的纳米发电机大多数为发电与能量存储是分离实现的，主要是用纳米发电机进行发电，然后再将能量存储到外电路的电池或电容器实现能量的存储。

发明内容

鉴于现有方案存在的问题，为了克服上述现有技术方案的不足，本发明提出了一种基于摩擦纳米发电机的自充电式超级电容器。

根据本发明的一个方面，提供了一种基于摩擦纳米发电机的自充电式超级电容器，包括：第一摩擦单元，其在外界能量的作用运动，以及至少一个超级电容器组，所述至少一个超级电容器组作为摩擦纳米发电机的摩擦单元，用于与所述第一摩擦单元接触分离产生电能并存储，其中至少一个超级电容器组包括串接的至少一个超级电容器。

从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

超级电容器的电极作为摩擦材料形成摩擦纳米发电机，在一个器件上实现了能量收集与储能于一体，具有结构简单、稳定性好、寿命长的特点。

摩擦纳米发电机收集风能而产生的交流电通过变压器和整流器存储在超级电容器上，有效的收集和存储能源。

采用多个超级电容串联代替单个的超级电容器，提高储能能力。

附图说明

图1为本发明一实施例中基于摩擦纳米发电机的自充电式超级电容器的结构的示意图；

图2为图1中超级电容器的结构示意图；

图3为图1中自充电式超级电容器的充电示意图；

图4为图1中摩擦纳米发电机的输出电信号图；

图5为图1中摩擦纳米发电机外接负载时电流及功率图；

图6为图1中自充电式超级电容器自充电和放电循环图；

图7为本发明另一实施例中基于摩擦纳米发电机的自充电式超级电容器的结构的示意图；

图8为图7中自充电式超级电容器的充电示意图；

图9为本发明又一实施例中基于摩擦纳米发电机的自充电式超级电容器的结构的示意图；

图10为图9中超级电容器组的结构示意图；

图11为图9中自充电式超级电容器的充电示意图；

图12为图9中自充电式超级电容器自充电和放电循环图。

具体实施方式

本发明某些实施例于后方将参照所附附图做更全面性地描述，其中一些但并非全部的实施例将被示出。实际上，本发明的各种实施例可以许多不同形式实现，而不应被解释为限于此数所阐述的实施例；相对地，提供这些实施例使得本发明满足适用的法律要求。

摩擦纳米发电机(TENG)是一种基于摩擦起电和静电的能量收集技术，它能够把环境的各种机械能转换为电能。

本发明提供了一种基于摩擦纳米发电机的自充电式超级电容器，其利用大自然中广泛存在的风能作为驱动，巧妙利用电容器本身结构作为摩擦单元，采用接触-分离式结构设计，当发电机工作时由于摩擦电效应和静电感应效应，在振动膜和超级电容器表面之间产生两种不同性质的电荷，同时在相对的电容器电极上感应出感应电荷，并通过超级电容器负极输出信号，信号经变压、整流后可直接给超级电容器充电。该自充电式超级电容器具有结构简单，制作简便，成本低的特点，并且实现了超级电容器自充电。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

在本发明的一示例性实施例中，提供了一种基于摩擦纳米发电机的自充电式超级电容器，图1为根据本发明一实施例的基于摩擦纳米发电机的自充电式超级电容器的结构的示意图。

请参照图1，该实施例中基于摩擦纳米发电机的自充电式超级电容器10包括第一支撑板1，该第一支撑板1为平板结构，该第一支撑板1上表面上固设有第一超级电容器2，在该第一支撑板1的上表面相对两端分别固设有第一垫片3和第二垫片4，所述第一垫片3和第二垫片4的厚度大于第一超级电容器2的厚度。

该自充电式超级电容器10还包括第二支撑板5，该第一支撑板5为平板结构，该第二支撑板5下表面固设有第二超级电容器6，在该第二支撑板5的下表面相对两端分别固设有第三垫片7和第四垫片8，所述第三垫片7和第四垫片8的厚度大于第二超级电容器6的厚度。

第一摩擦单元9，设置在第一支撑板1和第二支撑板5之间，该第一摩擦单元9的左端部被第一垫片3和第三垫片7加持固定，右端部被第二垫片4和第四垫片8加持固定。

即第一超级电容器2和第二超级电容器6作为摩擦纳米发电机的一部分，当有风通过纳米摩擦发电机时，第一摩擦单元9上下运动，分别与第一超级电容器2和第二超级电容器6摩擦产生电荷，并且随着第一摩擦单元的上下运动，在第一超级电容器2和第二超级电容器6之间通过摩擦效应和静电感应效应产生电子流动，实现摩擦纳米发电机将风能转化为电能。

图2为根据本发明一实施例第一超级电容器2的具体结构示意图，请参阅图2，该第一超极电容器2由下至上依次包括层叠的负极21、第一活性炭电极22，固态电解质层23、第二活性炭电极24及正极25，其中负极21和正极25均才可以采用铝、铜、泡沫镍、炭布、不锈钢等材料制成，优选为不锈钢材料。

第二超级电容器6的结构与第一超级电容器2的结构完全相同，在此不再赘述。

本实施例中，第一超级电容器2设置在第一支撑板1上时，第一超级电容2的正极21靠近第一支撑板1的支撑面，第一超级电容2的负极25远离第一支撑板1的支撑面，同样第一超级电容器6设置在第一支撑板5上时，第二超级电容器6的正极61靠近第二支撑板5的支撑面，第二超级电容器6的负极65远离第二支撑板5的支撑面。第一超级电容器2的负极25和第二超级电容器6的负极65作为摩擦纳米发电机的摩擦材料与第一摩擦单元9摩擦产生电荷，并作为的摩擦纳米发电机的电极用于输出电能。

如图3为根据本发明一实施例基于摩擦纳米发电机的自充电式超级电容器充电示意图，请参阅图3，摩擦纳米发电机的自充电式超级电容器的充电电路包括，变压器T，整流器U及四个开关K1-K4，变压器T的初级线圈的两输入端分别电连接第一超级电容器2的负极25和第二超级电容器6的负极65，变压器T的次级线圈的两输出端分别电连接至整流器U的两输入端，整流器U的负电压输出端通过第二开关K2电连接至第二超级电容6器的负极65，整流器U的正电压输出端还通过第三开关K3电连接至第一超级电容器2的负极25，整流器U的正电压输出端通过第一二开关K1电连接至第二超级电容器6的正极61，整流器U的正电压输出端还通过第四开关K4电连接至第一超级电容器2的正极21。

有风通过摩擦纳米发电机时，第一摩擦单元9上下运动，分别与第一超级电容器2的负极25和第二超级电容器6的负极65摩擦产生电荷，并且随着第一摩擦单元的上下运动，在第一超级电容器2的负极25和第二超级电容器6的负极65之间通过摩擦效应和静电感应效应产生电子流动，第一摩擦单元9在风的作用下与第一超级电容器2的负极25和第二超级电容器6的负极65不断接触、分离产生电荷，摩擦发电机通过第一超级电容器2的负极25和第二超级电容器6的负极65向外输入周期性变化的正弦波形交流电信号，有效的将风能转化为电能。本实施中摩擦纳米发电机产生的正弦波形交流电信号通常具有较高电压，可达到100V左右。

该正弦波形交流电信号经变压器T和整流器U转换为电压较低而电流较高的直流电信号，用于给第一超级电容器2和第二超级电容器6进行充电。如图3所示，当第一开关K1和第二开关K2闭合，第三开关K3和第四开关K4打开时，摩擦纳米发电机为第二超级电容器6充电，当第一开关K1和第二开关K2打开，第三开关K3和第四开关K4闭合时，摩擦纳米发电机为第一超级电容器2充电。

本实施例中，第一超级电容器2的负极25和第二超级电容器6的负极65作为摩擦纳米发电机的摩擦材料与第一摩擦单元9摩擦产生电荷，并作为的摩擦纳米发电机的电极用于输出电能，利用超级电容器本身结构作为摩擦发电机的组成部分，实现超级电容器自充电的目的，在一个器件上实现了能量收集与储能于一体。本实施例中的基于摩擦纳米发电机的自充电式超级电容器具有结构简单，制作简便，成本低的特点。

本实施例中第一超级电容器2和第二超级电容器6优选采用粘接方式设置在第一支撑板1和第二支撑板5的支撑面上。垫片与支撑板，垫片与第一摩擦单元之间也优选粘接的方式，本领域技术人员可以理解的是上述的粘接方式还可以采用螺钉固定等方式代替。

本实施例中，第一摩擦单元9为振动膜，采用有机高分子薄膜材料，可选自聚酰胺、聚乙烯、聚酰亚胺、聚四氟乙烯、聚偏二氯乙烯、聚二苯基丙烷碳酸酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚三氟氯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物及通过掺杂的多功能有机高分子材料，优选为掺杂二氧化硅和银颗粒的尼龙膜，厚度为0.02mm～1mm，优选为0.03mm。

本实施例中，第一支撑板1和第二支撑板5尺寸为亚克力板，尺寸为120×10×5mm，垫片尺寸为亚克力片为10×10×0.8mm，第一超级电容器2和第二超级电容器6的尺寸为100×10×0.5mm，第一摩擦单元9为掺杂二氧化硅和银颗粒的尼龙膜，尺寸为120×10×0.03mm。图4为本实施例中摩擦纳米发电机的输出电信号图。参见图4中的(a)、(b)，当风速为12m/s时，摩擦纳米发电机对外输出电压为106V，电流为30μA。

图5为本实施例中摩擦纳米发电机外接负载时电流及功率图，参见图5，摩擦纳米发电机最大功率为0.93mW，内阻2.8MΩ。

图6为本实施例中自充电式超级电容器自充电和放电循环图，示出了自充电式超级电容器中任一超级电容器的自充电和放电循环，如图6所示，本实施例中的第一超级电容器2和第二超级电容器6充满电后的电压均约为1V。

尽管前述给出了基于摩擦纳米发电机的自充电式超级电容器的具体材质和尺寸，本领域技术人员可以理解的是，上述给出的尺寸为优选尺寸，本发明中，支撑板可以选用聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、亚克力(化学名为聚甲基丙烯酸甲酯)等材质，优选为亚克力材质，厚度为3～10mm，优选为5mm。垫片可以选用聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、亚克力等材质，优选为亚克力材质，厚度为0.6～1.5mm，优选为0.8mm。

本发明另一示例性实施例中，提供了一种基于摩擦纳米发电机的自充电式超级电容器，图7为根据本发明另一实施例的基于摩擦纳米发电机的自充电式超级电容器的结构的示意图。

请参照图7，该实施例中基于摩擦纳米发电机的自充电式超级电容器20包括第一支撑板1，该第一支撑板1为平板结构，该第一支撑板1上表面上固设有电极片2’，在该第一支撑板1的上表面相对两端分别固设有第一垫片3和第二垫片4，所述第一垫片3和第二垫片4的厚度大于电极片2’的厚度。

该自充电式超级电容器20还包括第二支撑板5，该第一支撑板5为平板结构，该第二支撑板5下表面固设有第二超级电容器6，在该第二支撑板5的下表面相对两端分别固设有第三垫片7和第四垫片8，所述第三垫片7和第四垫片8的厚度大于第二超级电容器6的厚度。

第一摩擦单元9，设置在第一支撑板1和第二支撑板5之间，该第一摩擦单元9的左端部被第一垫片3和第三垫片7夹持固定，右端部被第二垫片4和第四垫片8夹持固定。

即电极片2’和第二超级电容器6作为摩擦纳米发电机的一部分，当有风通过纳米摩擦发电机时，第一摩擦单元9上下运动，分别与电极片2’和第二超级电容器6摩擦产生电荷，并且随着第一摩擦单元的上下运动，在电极片2’和第二超级电容器6之间通过摩擦效应和静电感应效应产生电子流动，实现摩擦纳米发电机将风能转化为电能。

本实施例与上一实施例的区别在于采用电极片2’取代了第一超级电容器2，仅设置一个第二超级电容器6用于存储电能，并且第一垫片3和第二垫片4的厚度可以根据电极片2’的厚度进行调整。

第二电极片2’可以选用铜、银、铝、不锈钢、钛等金属片，厚度为0.2mm～1mm，优选为0.5mm。

如图8为根据本发明另一实施例基于摩擦纳米发电机的自充电式超级电容器充电示意图。请参阅图8，摩擦纳米发电机的自充电式超级电容器的充电电路包括，变压器T，整流器U及两个开关K1、K2，变压器T的初级线圈的两输入端分别电连接金属片2’和第二超级电容器6的负极65，变压器的次级线圈的两输出端分别电连接至整流器U的两输入端，整流器U的负电压输出端通过第二开关K2电连接至第二超级电容器6的负极65，整流器U的正电压输出端通过第开关K1电连接至第二超级电容器6的正极61。

有风通过纳米摩擦发电机时，第一摩擦单元9上下运动，分别与电极片2’和第二超级电容器6的负极65摩擦产生电荷，并且随着第一摩擦单元的上下运动，在电极片2’和第二超级电容器6的负极65之间通过摩擦效应和静电感应效应产生电子流动，第一摩擦单元9在风的作用下与电极片2’和第二超级电容器6的负极65不断接触、分离产生电荷，摩擦发电机通过电极片2’和第二超级电容器6的负极65向外输入周期性变化的正弦波形交流电信号，有效的将风能转化为电能。本实施中摩擦纳米发电机产生的正弦波形交流电信号通常具有较高电压，可达到100V左右。

该正弦波形交流电信号经变压器T和整流器U转换为电压较低的直流电信号，用于给第二超级电容器6进行充电。如图8所示，当第一开关K1和第二开关K2闭合，摩擦纳米发电机为第二超级电容器6充电。

本实施例中，电极片2’和第二超级电容器6的负极65作为摩擦纳米发电机的摩擦材料与第一摩擦单元9摩擦产生电荷，并作为的摩擦纳米发电机的电极用于输出电能，利用超级电容器本身结构作为摩擦发电机的组成部分，实现超级电容器自充电的目的，在一个器件上实现了产能与储能于一体本实施例中的基于摩擦纳米发电机的自充电式超级电容器具有结构简单，制作简便，成本低的特点。

本发明又一示例性实施例中，提供了一种基于摩擦纳米发电机的自充电式超级电容器，图9为根据本发明又一实施例的基于摩擦纳米发电机的自充电式超级电容器的结构示意图。

请参照图9，该实施例中基于摩擦纳米发电机的自充电式超级电容器30包括第一支撑板1，该第一支撑板1为平板结构，该第一支撑板1上表面上固设有第一超级电容器组2″，在该第一支撑板1的上表面相对两端分别固设有第一垫片3和第二垫片4，所述第一垫片3和第二垫片4的厚度大于第一超级电容器组2″的厚度。

该自充电式超级电容器30还包括第二支撑板5，该第一支撑板5为平板结构，该第二支撑板5下表面固设有第二超级电容器组6″，在该第二支撑板5的下表面相对两端分别固设有第三垫片7和第四垫片8，所述第三垫片7和第四垫片8的厚度大于第二超级电容器组6″的厚度。

第一摩擦单元9，设置在第一支撑板1和第二支撑板5之间，该第一摩擦单元9的左端部被第一垫片3和第三垫片7夹持固定，右端部被第二垫片4和第四垫片8夹持固定。

即第一超级电容器组2″和第二超级电容器组6″作为摩擦纳米发电机的一部分，当有风通过纳米摩擦发电机时，第一摩擦单元9上下运动，分别与第一超级电容器组2和第二超级电容器组6″摩擦产生电荷，并且随着第一摩擦单元的上下运动，在第一超级电容器组2″和第二超级电容器组6″之间通过摩擦效应和静电感应效应产生电子流动，实现摩擦纳米发电机将风能转化为电能。

本实施例与上一实施例的区别在于采用第一超级电容器组2″取代了第一超级电容器2，采用第二超级电容器组6″取代了第二超级电容器6，并且四个垫片的厚度可以根据第一超级电容器组2″和第二超级电容器组6″的厚度进行调整。

其中第一超级电容器组2″和第二超级电容器组6″分别为至少两个超级电容的串联，可以增加储能量，本实施例中以每个超级电容器组包括串联的两个超级电容器为例。

图10为根据本发明中超级电容器组的结构示意图，如图10所示，第一超级电容器组2″包括两个串接的如图2所示的超级电容器2，其中一超级电容器的负极25与另一超级电容器的正极21贴合电连接，该一超级电容器的正极即作为第一超级电容器组2″的正极，该另一超级电容器的负极作为超级电容器组2″的负极。

图11为根据本发明又一实施例基于摩擦纳米发电机的自充电式超级电容器充电示意图，参阅图11，摩擦纳米发电机的自充电式超级电容器的充电电路包括，变压器T，整流器U及四个开关K1-K4，变压器T的初级线圈的两输入端分别电连接第一超级电容器组2″的负极和第二超级电容器6″的负极，变压器的次级线圈的两输出端分别电连接至整流器U的两输入端，整流器U的负电压输出端通过第二开关K2电连接至第二超级电容器组6″的负极，整流器U的负电压输出端还通过第三开关K3电连接至第一超级电容器组2″的负极，整流器U的正电压输出端通过第一开关K1电连接至第二超级电容器组6″的正极，整流器U的正电压输出端还通过第四开关K4电连接至第一超级电容器组2″的正极。

有风通过纳米摩擦发电机时，第一摩擦单元9上下运动，分别与第一超级电容器组2″的负极和第二超级电容器组6″的负极摩擦产生电荷，并且随着第一摩擦单元的上下运动，在第一超级电容器组2″的负极和第二超级电容器组6″的负极之间通过摩擦效应和静电感应效应产生电子流动，第一摩擦单元9在风的作用下与第一超级电容器组2″的负极25和第二超级电容器组6″的负极不断接触、分离产生电荷，摩擦发电机通过第一超级电容器组2″的负极和第二超级电容器组6″的负极向外输入周期性变化的正弦波形交流电信号，有效的将风能转化为电能。本实施中摩擦纳米发电机产生的正弦波形交流电信号通常具有较高电压，可达到100V左右。

该正弦波形交流电信号经变压器T和整流器U转换为电压较低而电流较高的直流电信号，用于给第一超级电容器组2″和第二超级电容器组6″进行充电。如图3所示，当第一开关K1和第二开关K2闭合，第三开关K3和第四开关K4打开时，摩擦纳米发电机为第二超级电容器组6″充电，当第一开关K1和第二开关K2打开，第三开关K3和第四开关K4闭合时，摩擦纳米发电机为第一超级电容器组2″充电。

图12为本实施例中自充电式超级电容器自充电和放电循环图，示出了自充电式超级电容器中任一超级电容器组的自充电和放电循环，如图12所示，本实施例中的第一超级电容器组2″和第二超级电容器组6″充满电后的电压约为2V。本领域技术人员可以理解的是，为了获得更大的储能，第一超级电容器组2″和第二超级电容器组6″可以串接更多的超级电容器。

本实施例中，第一超级电容器组2″的负极和第二超级电容器组6″的负极作为摩擦纳米发电机的摩擦材料与第一摩擦单元9摩擦产生电荷，并作为的摩擦纳米发电机的电极用于输出电能，利用超级电容器本身结构作为摩擦发电机的组成部分，实现超级电容器自充电的目的，在一个器件上实现了产能与储能于一体本实施例中的基于摩擦纳米发电机的自充电式超级电容器具有结构简单，制作简便，成本低的特点。

还需要说明的是，本文可提供包含特定值的参数的示范，但这些参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应值。

应注意，附图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本发明实施例的内容。

实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本发明的保护范围。并且上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。

需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换，例如：

第一摩擦单元上可以设置电极，此时仅需要设置一个支撑板，该一个支撑板上设置一个超级电容器或超级电容器组。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种基于摩擦纳米发电机的自充电式超级电容器，其特征在于，包括：

第一摩擦单元(9)，其在外界能量的作用运动，以及

至少一个超级电容器组，所述至少一个超级电容器组作为摩擦纳米发电机的摩擦单元，用于与所述第一摩擦单元(9)接触分离产生电能并存储；

其中至少一个超级电容器组包括：一个超级电容器；或者串接的两个或两个以上超级电容器。

2.根据权利要求1所述的自充电式超级电容器，其特征在于，所述至少一个超级电容器组包括：

第一超级电容器组(2”)和第二超级电容器组(6”)，分别设置在所述第一摩擦单元(9)两侧，所述第一超级电容器组(2”)和第二超级电容器组(6”)的负极分别面对所述述第一摩擦单元(9)，作为摩擦纳米发电机的摩擦单元。

3.根据权利要求1所述的自充电式超级电容器，其特征在于：

所述至少一个超级电容器组包括：第二超级电容器组(6”)；

所述自充电式超级电容器还包括一电极片(2’)；

其中，所述超级电容器组和电极片(2’)分别设置在所述第一摩擦单元(9)两侧，所述摩擦超级电容器组的负极和电极片(2’)分别面对所述述第一摩擦单元(9)，作为摩擦纳米发电机的摩擦单元。

4.根据权利要求2或3所述的自充电式超级电容器，其特征在于，所述自充电式超级电容器还包括：

第一支撑板(1)，用于支持所述第一超级电容器组(2”)或电极片(2’)，所述第一超级电容器组(2”)的正极与所述第一支撑板(1)贴合；以及

第二支撑板(5)，用于支持所述第二超级电容器组(6”)，所述第一超级电容器组(6”)的正极与所述第一支撑板(1)贴合。

5.根据权利要求4所述的自充电式超级电容器，其特征在于，还包括：

第一垫片(3)和第二垫片(4)，分别设置在第一支撑板(1)支撑面的两端部，所述第一垫片(3)和第二垫片(4)的厚度大于所述第一超级电容器组(2”)或电极片(2’)的厚度；以及

第三垫片(7)和第四垫片(8)，分别设置在第二支撑板(5)支撑面的两端部，所述第三垫片(7)和第四垫片(8)的厚度大于所述第二超级电容器组(6”)的厚度；

所述第一摩擦单元(9)的第一端部被所述第一垫片(3)和第三垫片(7)夹持固定，所述第一摩擦单元(9)的与该第一端部相对的第二端部被所述第二垫片(4)和第四垫片(8)夹持固定。

6.根据权利要求5所述的自充电式超级电容器，其特征在于，所述第一至第四垫片的厚度为0.6mm～1.5mm。

7.根据权利要求2所述的自充电式超级电容器，其特征在于，还包括：

变压器(T)，所述变压器(T)的初级线圈的两输入端分别连接至所述第一超级电容器组(2”)和第二超级电容器组(6”)的负极；

整流器(U)，所述整流器(U)的输入端分别连接至所述变压器(T)的次级线圈输出端；

所述整流器(U)的正电压输出端和负电压输出端分别通过第一开关(K1)和第二开关(K2)连接至所述第二超级电容器组(6”)的正极和负极；

所述整流器(U)的正电压输出端和负电压输出端分别通过第三开关(K3)和第四开关(K4)连接至所述第一超级电容器组(2”)的正极和负极。

8.根据权利要求7所述的自充电式超级电容器，其特征在于：

所述第一开关(K1)和第二开关(K2)闭合，所述第三开关(K3)和第四开关(K4)打开，对所述第二超级电容器组(6”)充电；

所述第一开关(K1)和第二开关(K2)打开，所述第三开关(K3)和第四开关(K4)闭合，对所述第一超级电容器组(2”)充电。

9.根据权利要求3所述的自充电式超级电容器，其特征在于，还包括：

变压器(T)，所述变压器(T)的初级线圈的两输入端分别连接至所述电极片(2’)和第二超级电容器组(6”)的负极；

整流器(U)，所述整流器(U)的输入端分别连接至所述变压器(T)的次级线圈输出端；

所述整流器(U)的正电压输出端和负电压输出端分别通过第一开关(K1)和第二开关(K2)电连接至所述第二超级电容器组(6”)的正极和负极。

10.根据权利要求9所述的自充电式超级电容器，其特征在于：

所述第一开关(K1)和第二开关(K2)闭合对所述第二超级电容器组(6”)充电。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的自充电式超级电容器，其特征在于，所述第一摩擦单元(9)为振动膜，采用有机高分子薄膜材料，选自以下材料其中的一种或多种，或者经以下材料中的一种或多种掺杂的材料：尼龙、聚乙烯、聚酰亚胺、聚四氟乙烯、聚偏二氯乙烯、聚二苯基丙烷碳酸酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚三氟氯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物。

12.根据权利要求11所述的自充电式超级电容器，其特征在于，所述第一摩擦单元(9)为掺杂二氧化硅和银颗粒的尼龙膜，厚度为0.02mm～1mm。

13.根据权利要求1至10中任一项所述的自充电式超级电容器，其特征在于，所述超级电容器包括依次层叠的负极(21)、第一活性炭电极(22)、固态电解质层(23)、第二活性炭电极(24)及正极(25)。

14.根据权利要求13所述的自充电式超级电容器，其特征在于，所述负极(21)和所述正极(25)采用不锈钢材料制成。

15.根据权利要求1所述的自充电式超级电容器，其特征在于，所述外界能量为风能。