TWI419182B - 超級電容 - Google Patents

Description

超級電容

本發明涉及一種超級電容，尤其涉及一種超薄全固態超級電容。

當今，可移動電子設備，如移動電話、筆記本電腦及數碼相機等，正在朝向微型化、輕質量、柔性甚至可以捲曲等方面發展。故，為了滿足可以移動電子設備發展的需要，其能量存儲裝置(如電池和超級電容)的相關技術也需要得到進一步的提高。然而，製備具有優越的超輕及柔性的能量存儲裝置仍然存在著挑戰。

近些年，為了提高超級電容的電容值或電池的容量的需要，採用奈米碳管膜以及石墨烯結構作為超級電容或電池的電極的技術得到了發展。然而，在先前技術中，上述技術多係對傳統的能量存儲設備的電極等部件進行的改進(一個隔膜設置於兩個間隔的電極之間，所述隔膜及兩個電極設置於液態的電解液中)。

上述結構的超級電容在非靜態環境(例如，移動電子設備，運動狀態的電子設備，以及可穿戴的電子設備)中應用時，仍然存在一些缺憾。比如，液態的電解質需要高標準的封裝材料及技術，如果一旦出現漏液，液態電解液將對環境產生壞的影響。另外，由於先前技術中的超級電容採用將電極間隔設置於液態電解液中的結構，其結構穩定性差，超級電容中的電極以及隔膜等元件在 電子器件移動過程中容易受損，故其抗震性能也較差，從而影響該電容的電化學性能以及循環壽命。並且，液態電解液的使用，使得超級電容整體無法做成柔性的。故，上述缺陷進一步限制了超級電容在超薄，以及柔性等方面要求的應用。

有鑒於此，提供一種具有柔性的固態超級電容確有必要。

一種超級電容，該超級電容包括一第一電極，一第二電極，以及一固體聚合物膠體電解液。所述第一電極及第二電極間隔設置於所述固體聚合物膠體電解液中，並與該固體聚合物膠體電解液一起形成一整體結構。所述第一電極及第二電極為奈米碳管複合膜，該奈米碳管複合膜結構為複數個奈米碳管以及導電聚合物組成的多孔薄膜，所述複數個奈米碳管相互連接形成一奈米碳管骨架，所述導電聚合物包裹在奈米碳管表面形成一導電聚合物層。

相較於先前技術，由於所述超級電容中的電極為奈米碳管複合膜構成，而奈米碳管複合膜具有非常好的柔性，並且該超級電容為兩個奈米碳管複合膜設置於固體聚合物膠體電解液中，並與該固體聚合物膠體電解液形成一個整體結構，該超級電容整體也具有較好的柔性。當外力施加於該超級電容時，奈米碳管複合膜電極不易發生破損，從而該超級電容具有較好的緩衝性能和抗震性能，從而使得該超級電容在彎曲時也具有較好的電化學特性以及循環壽命，可以在可移動的電子設備中得到較好的應用。

100‧‧‧超級電容

102‧‧‧第一電極

104‧‧‧第二電極

106‧‧‧固體聚合物膠體電解液

112‧‧‧奈米碳管

114‧‧‧導電聚合物層

116，216‧‧‧奈米碳管網狀結構

圖1係本發明實施例的超級電容的結構示意圖。

圖2係本發明實施例的超級電容的電極的局部放大圖。

圖3為本發明實施例的具有外殼的超級電容的示意圖。

圖4為本發明實施例的超級電容的伏安循環曲線。

圖5為本發明實施例的超級電容的恒流沖放電曲線。

圖6為本發明實施例的超級電容的另一種電極結構示意圖。

本發明提供一種具有超柔性的全固態的薄膜型超級電容，由於該超級電容採用了奈米碳管膜與導電聚合物複合形成的膜作為超級電容的電極，該電極直接固化設置於固體聚合物膠體電解液中，從而該薄膜型超級電容的兩個電極在該超級電容形狀或者環境變化時不會發生相對結構的變化，提高了該超級電容的穩定性，和抗震性。另外，由於奈米碳管膜導電聚合物複合材料具有較高的柔性，而且固體聚合物膠體電解液也具有較好的柔性，本發明提供的超級電容也具有較高的柔性，可以隨意捲繞甚至彎折，從而該超級電容可以較好的適應於形態多變環境或者搞震盪等不穩定環境中(例如，應用於可穿戴的電子設備中或者運動狀態的電子設備，如車載電子設備中)。還有，固態的高分子電解液不會存在漏液的危險，從而不會對環境造成破壞。

本發明中的電極為奈米碳管膜與導電聚合物複合形成，奈米碳管膜中的複數個奈米碳管形成一個完整的奈米碳管骨架結構，該骨架結構具有自支撐特性，故可以支撐複合在奈米碳管表面的導電聚合物層。該奈米碳管骨架結構具有複數個微孔，或者複數個間 隙，而導電聚合物層形成於奈米碳管的表面，並不會填充所述複數個微孔。故，本發明的電極也具有複數個微孔，從而增大了電極的比表面積，使其具有更好的電化學性能。在具體實施例中，將複數個奈米碳管組成的奈米碳管膜，或者奈米碳管骨架，定義為奈米碳管網狀結構，這並不矛盾，因為從形態上看，奈米碳管膜中的複數個奈米碳管互相連接，並且還具有微孔或者間隙，就係一個網狀的結構，然而它又起到了支撐導電聚合物的作用，故奈米碳管骨架和奈米碳管網狀結構係統一的。

以下將結合附圖詳細說明本發明實施例的超級電容。

請參閱圖1，本發明實施例提供一種超級電容器10，該超級電容器具有平板型的結構，包括：一第一電極102，一第二電極104，一固體聚合物膠體電解液106，以及一個外殼107。所述的第一電極102、第二電極104平行間隔設置在該固體聚合物膠體電解液106中。所述的第一電極102、第二電極104和固體聚合物膠體電解液106形成一個具有柔性的整體結構。所述第一電極102和第二電極104具有相同的結構，均為具有平面結構的奈米碳管複合膜。

請參閱圖2，為本發明實施例提供的超級電容器10的第一電極102的局部放大圖。該第一電極102為奈米碳管與導電聚合物材料構成的複合膜。該複合膜包括一奈米碳管網狀結構116及一導電聚合物層114，其中虛線代表一根奈米碳管112。所述奈米碳管網狀結構116由複數個奈米碳管112相互連接形成。相鄰的奈米碳管112之間通過范德華力相互連接。所述奈米碳管與高分子材料構 成的奈米碳管複合膜中，奈米碳管網狀結構116作為骨架，所述導電聚合物層114包覆在所述奈米碳管網狀結構116中的奈米碳管112的表面，即，所述奈米碳管網狀結構116可支撐該導電聚合物層114，使得該導電聚合物層114可分佈在奈米碳管112的表面。在本實施例中，所述導電聚合物層114均勻地分佈在所述奈米碳管網狀結構116的全部表面，即，所述奈米碳管網狀結構116中每個奈米碳管112的表面都均勻分佈有導電聚合物層114。此外，所述奈米碳管網狀結構116具有複數個微孔118。這些微孔118係由複數個奈米碳管112所圍成，且每一個微孔118的內表面均設置有上述導電聚合物層114。所述微孔的尺寸範圍為60奈米~400奈米。由於複數個微孔118的存在，使得所述第一電極具有較小的密度，從而重量較輕。由於所述第一電極102，所述第二電極104均係由奈米碳管和導電聚合物組成的複合膜，該第一電極102和第二電極104具有非常好的柔性，可以任意彎曲。

所述奈米碳管112包括單壁奈米碳管、雙壁奈米碳管及多壁奈米碳管中的一種或幾種。單壁奈米碳管的直徑優選為0.5奈米~50奈米，雙壁奈米碳管的直徑優選為1.0奈米~50奈米，多壁奈米碳管的直徑優選為1.5奈米~50奈米。所述奈米碳管的長度優選為在100奈米到10毫米之間。本實施例中，所述奈米碳管112形成的奈米碳管網狀結構116為一無序排列的奈米碳管網狀結構。所謂“無序”即指奈米碳管網狀結構116中的奈米碳管112的排列方式為無規則排列或各向同性排列。所述無序排列的奈米碳管112通過范德華力相互吸引、相互纏繞、均勻分佈。優選地，所述奈米碳 管112基本平行於奈米碳管網狀結構16的表面。

所述無序排列的奈米碳管網狀結構包括真空抽濾法製備的無序排列的奈米碳管紙以及奈米碳管粉末經過15MPa以上的壓力壓平形成的奈米碳管片等。本實施例中，所述奈米碳管網狀結構為真空抽濾法製備的無序排列的奈米碳管紙。

所述導電聚合物層114的材料為聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚乙炔、聚對苯及聚對苯撐乙烯中的一種或幾種。所述導電聚合物層114的厚度優選為30奈米~150奈米之間。本實施例中，所述導電聚合物層114的厚度為50奈米~90奈米。所述導電聚合物層114在所述的奈米碳管與導電聚合物材料構成的複合膜中的質量百分含量優選為20%~80%。本實施例中，所述導電聚合物層114為聚苯胺層，且所述導電聚合物層114包覆在上述的無序奈米碳管網狀結構表面。

所述固體聚合物膠體電解液106為膠體電解液，形態上為一個膠體薄膜，該膠體電解液為電解質溶解到膠體中製成。該電解質可以為硫酸，鹽酸、氫氧化納、氫氧化鉀或硫酸鈉等，膠體可以為聚乙烯醇、聚乙二醇、聚偏氟乙烯、聚丙烯晴、聚丙烯醯胺、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於水形成的膠體。本實施例中，所述固體聚合物膠體電解液106為聚乙烯醇膠體電解液，該聚乙烯醇膠體電解液的組分包括質量百分比為44.9wt%的硫酸，質量百分比為45.8wt%的聚乙烯醇，以及質量百分比為9.3wt%的水。該固體聚合物膠體電解液106為具有平面結構的薄膜，該固體聚合物膠體電解液106的厚度 為100微米至1毫米。所述第一電極102及所述第二電極104相互平行且間隔設置於所述固體聚合物膠體電解液106中，並與該固體聚合物膠體電解液106形成一個整體結構。所述固體聚合物膠體電解液106具有較好的柔性，並且由於所述第一電極102及所述第二電極104也具有較好的柔性，該超級電容100具有較好的柔性，並且可以任意彎曲。由於該超級電容100具有較好的柔性，並且為全固態電容，其具有一定的抗震性，以及可彎曲的性能，從而可以很好的應用於運動狀態下的電子設備中。

請參閱圖3，可以理解，本發明實施例提供的超級電容100可以進一步包括一外殼107，所述第一電極102，第二電極104，以及所述固體聚合物膠體電解液106均設置在該外殼107內。所述外殼107為具有柔性的絕緣材料構成，如塑膠或樹脂等具有柔性的材料。本實施例中，該外殼107為一聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)透明薄膜構成。所述外殼107將所述第一電極102，第二電極104以及固體聚合物膠體電解液106容置於其中。另外，為了保證所述固體聚合物膠體電解液106長期為膠體狀態，還可以將所述第一電極102，第二電極104以及固體聚合物膠體電解液106封裝於所述外殼107中，從而於外界空氣隔絕。

請參照圖4，圖4為本發明實施例的超級電容100的伏安循環曲線圖。圖5為本發明實施例的超級電容100的恒流沖放電曲線。通過圖5可以計算出本發明實施例的超級電容100的比電容為500F/g。

請參閱圖6，為本發明實施例的超級電容100的第一電極102及第二電極104中，具有另一種形態的奈米碳管網狀結構216的奈米碳 管導電聚合物複合膜的結構示意圖。該奈米碳管網狀結構216為一有序排列的奈米碳管網路結構216，該有序排列的奈米碳管網路結構216中的奈米碳管112沿一個方向或複數個方向擇優取向排列。導電聚合物層114依附在所述有序排列的奈米碳管網狀結構216中的奈米碳管112上。

具體地，所述有序排列的奈米碳管網路結構為一有序排列的奈米碳管層。該奈米碳管層包括至少一有序奈米碳管膜，該有序奈米碳管膜通過直接拉伸一奈米碳管陣列獲得。該有序奈米碳管膜包括沿同一方向擇優延伸排列的奈米碳管，並且在垂直於奈米碳管延伸方向，奈米碳管膜中的奈米碳管之間還存在複數個間隙，從而從整體上看該奈米碳管膜可以看作係一個網狀結構。所述相鄰的奈米碳管之間通過范德華力緊密結合。可以理解，所述有序奈米碳管層可以進一步包括至少兩個重疊設置的有序奈米碳管膜。相鄰的兩個有序奈米碳管膜中的奈米碳管沿同一方向或沿不同方向擇優取向延伸，具體地，相鄰的兩個有序奈米碳管膜中的奈米碳管具有一交叉角度α，且0α90°，具體可依據實際需求製備。可以理解，由於有序排列的奈米碳管層中的有序奈米碳管膜可重疊設置，故，上述有序奈米碳管層的厚度不限，可根據實際需要製成具有任意厚度的有序排列的奈米碳管層。

以下將詳細說明本發明實施例的超級電容100的製備方法，具體包括下面的步驟：

步驟一，製備所述第一電極102以及所述第二電極104。

所述第一電極102以及第二電極104具有相同的結構，都係由奈米碳管膜作為骨架，將導電聚合物材料複合於該奈米碳管膜的奈米碳管的表面，形成的奈米碳管導電聚合物複合膜。下面以第一電極102的製備方法為例，闡述第一電極102以及第二電極104的製備方法。

所述第一電極102的製備包括以下步驟：

第一，製備一奈米碳管膜。

所述製備奈米碳管膜的方法包括直接生長法、絮化法、碾壓法或拉膜法等其他方法。所述奈米碳管膜包括複數個均勻分佈的奈米碳管，且該複數個奈米碳管相互連接形成導電網路結構。

本實施例採用絮化法製備所述奈米碳管膜，該方法具體包括以下步驟：

(一)提供一奈米碳管原料。

本實施例中，所述奈米碳管原料的製備方法具體包括以下步驟：(a)提供一平整基底，該基底可選用P型或N型矽基底，或選用形成有氧化層的矽基底，本實施例優選為採用4英寸的矽基底；(b)在基底表面均勻形成一催化劑層，該催化劑層材料可選用鐵(Fe)、鈷(Co)、鎳(Ni)或其任意組合的合金之一；(c)將上述形成有催化劑層的基底在700~900℃的空氣中退火約30分鐘~90分鐘；(d)將處理過的基底置於反應爐中，在保護氣體環境下加熱到500~740℃，然後通入碳源氣體反應約5~30分鐘，生長得到奈米碳管陣列，其高度大於100奈米，優選為100奈米 ~10毫米；(e)使奈米碳管陣列脫離基底，獲得奈米碳管原料。

該奈米碳管陣列為複數個彼此平行且垂直於基底生長的奈米碳管形成的純奈米碳管陣列，由於生成的奈米碳管長度較長，部分奈米碳管會相互纏繞。通過上述控制生長條件，該超順排奈米碳管陣列中基本不含有雜質，如無定型碳或殘留的催化劑金屬顆粒等。本實施例中碳源氣可選用乙炔等化學性質較活潑的碳氫化合物，保護氣體可選用氮氣、氨氣或惰性氣體。可以理解的係，本實施例提供的奈米碳管陣列不限於上述製備方法。本實施例優選採用刀片或其他工具將奈米碳管從基底刮落，獲得奈米碳管原料，其中奈米碳管一定程度上保持相互纏繞的狀態。

所述奈米碳管包括單壁奈米碳管、雙壁奈米碳管及多壁奈米碳管中的一種或幾種。該單壁奈米碳管的直徑為0.5奈米~50奈米，該雙壁奈米碳管的直徑為1.0奈米~50奈米，該多壁奈米碳管的直徑為1.5奈米~50奈米。所述奈米碳管的長度在100奈米到10毫米之間。

(二)將上述奈米碳管原料添加到溶劑中並進行絮化處理獲得奈米碳管絮狀結構。

本實施例中，溶劑可選用水、易揮發的有機溶劑等。絮化處理可通過採用超聲波分散處理或高強度攪拌等方法。優選地，本實施例採用超聲波將奈米碳管在溶劑中分散10~30分鐘。由於奈米碳管具有極大的比表面積，相互纏繞的奈米碳管之間具有較大的范德華力。上述絮化處理並不會將奈米碳管原料中的奈米碳管完全 分散在溶劑中，奈米碳管之間通過范德華力相互吸引、纏繞，形成網路狀結構。

(三)將上述奈米碳管絮狀結構從溶劑中分離，並對該奈米碳管絮狀結構定型處理以獲得奈米碳管膜。

本實施例中，分離奈米碳管絮狀結構的方法具體包括以下步驟：將上述含有奈米碳管絮狀結構的溶劑倒入放有濾紙的漏斗中；靜置乾燥一段時間從而獲得分離的奈米碳管絮狀結構。

所述定型處理具體包括以下步驟：將上述奈米碳管絮狀結構置於一容器中；將奈米碳管絮狀結構按照預定形狀攤開；施加一定壓力於攤開的奈米碳管絮狀結構；以及，將奈米碳管絮狀結構中殘留的溶劑烘乾或等溶劑自然揮發後獲得奈米碳管膜。可以理解，本實施例可通過控制奈米碳管絮狀結構攤片的面積來控制奈米碳管膜的厚度和面密度。攤片的面積越大，則奈米碳管膜的厚度和面密度就越小。本實施例中獲得的奈米碳管膜的厚度為1微米至200微米。

另外，上述分離與定型處理步驟也可直接通過抽濾的方式獲得奈米碳管膜，具體包括以下步驟：提供一微孔濾膜及一抽氣漏斗；將上述含有奈米碳管絮狀結構的溶劑經過微孔濾膜倒入抽氣漏斗中；抽濾並乾燥後獲得奈米碳管膜。該微孔濾膜為一表面光滑、孔徑為0.22微米的濾膜。由於抽濾方式本身將提供一較大的氣壓作用於奈米碳管絮狀結構，該奈米碳管絮狀結構經過抽濾會直接形成一均勻的奈米碳管膜。且，由於微孔濾膜表面光滑，該奈米 碳管膜容易剝離。

採用所述絮化法製備的奈米碳管膜，其包括複數個均勻分佈的奈米碳管，該複數個均勻分佈的奈米碳管通過范德華力相互連接形成網路結構，從而形成一具有自支撐結構的奈米碳管膜，該奈米碳管膜具有較好的柔韌性。

可以理解，所述奈米碳管膜的製備方法還可以為直接生長法、碾壓法或拉膜法等其他方法。所述直接生長法為用化學氣相沉積法於一基板上生長奈米碳管膜。該奈米碳管膜為無序奈米碳管膜，該奈米碳管膜包括複數個無序排列的奈米碳管。所述採用碾壓法製備奈米碳管膜的方法包括以下步驟：提供一奈米碳管陣列形成於一基底；以及提供一施壓裝置擠壓上述奈米碳管陣列，從而得到奈米碳管膜。該奈米碳管膜為無序奈米碳管膜，且包括複數個沿一個或複數個方向擇優取向排列的奈米碳管。所述採用拉膜法製備奈米碳管膜的方法包括以下步驟：製備一奈米碳管陣列；從上述奈米碳管陣列中選定一定寬度的複數個奈米碳管束片段，優選為採用具有一定寬度的膠帶接觸奈米碳管陣列以選定一定寬度的複數個奈米碳管束片段；以及以一定速度沿基本垂直於奈米碳管陣列生長方向拉伸該複數個奈米碳管束片段，以形成一連續的奈米碳管膜。

第二，將導電聚合物複合在所述奈米碳管膜上，獲得一奈米碳管/導電聚合物複合材料。

將導電聚合物複合在所述奈米碳管膜上的方法，可以採用化學原 位聚合法，或者電化學原位聚合法。本實施例以化學原位聚合法為例，其包括以下步驟：

首先，製備一導電聚合物單體的酸溶液。

本實施例中，所述製備一導電聚合物單體的酸溶液，將所述奈米碳管膜浸入所述聚合物單體的酸溶液中的方法具體包括以下步驟：取一容器，於該容器中配製40毫升1摩爾/升的硫酸溶液；量取0.74504克的苯胺單體油狀物(0.74504克苯胺單體油狀物的物質的量為0.008摩爾)，並放入一容器內，向該容器內注入40毫升1摩爾/升的硫酸溶液，使所述苯胺單體油狀物溶於所述硫酸溶液中，製備成0.2摩爾/升的苯胺的硫酸溶液，該苯胺的硫酸溶液用作電解液。

其次，提供一個陰極電極片。

本實施例中，所述陰極電極片為奈米碳管膜。

再次，將一個奈米碳管膜及一個陰極電極片平行且間隔浸入導電聚合物單體的酸溶液中。

所述奈米碳管膜的質量份均為50~90，所述導電聚合物單體的酸溶液中的導電聚合物單體與所述奈米碳管膜的質量比為2：9~4：5。所述奈米碳管膜與陰極電極片之間的距離為0.5厘米~3厘米。所述奈米碳管膜的形狀不限，可以為各種平面幾何圖形。

本實施例中，可採用兩個面積相等的奈米碳管膜，所述兩個奈米碳管膜的質量均為40.1毫克，再將所述兩個奈米碳管膜平行且間 隔浸入所述苯胺單體的硫酸溶液中，使其中一個奈米碳管作陰極電極片，並使得兩個奈米碳管膜之間保持1厘米的距離。

最後，在奈米碳管膜與陰極電極片之間形成一電勢差，並使奈米碳管膜與電源正極相連作陽極，陰極電極片與電源負極相連作陰極，導電聚合物單體在作為陽極的奈米碳管膜上發生氧化聚合反應，導電聚合物單體均勻聚合形成導電聚合物纖維，導電聚合物纖維複合在所述奈米碳管膜中奈米碳管的表面或/和附著在所述奈米碳管的管壁上，導電聚合物纖維還可以彼此相互連結後再複合在所述奈米碳管的表面或/和附著在所述奈米碳管的管壁上，從而或者所述的第一電極102或者第二電極104。

步驟二，製備固體聚合物膠體電解液。

所述固體聚合物膠體電解液可以為各種酸為電解質的電解液，如硫酸或者鹽酸，氫氧化納或者氫氧化鉀，硫酸鈉等電解質。所述膠體電解液，為能溶於水的高分子材料。

固體聚合物膠體電解液(solid-state polymer gel electrolyte)統一的製備思路係：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、聚丙烯醯胺、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯等)放於水中，形成1%至10wt%的高分子材料與水的混合液；2)強力攪拌情況下緩慢升溫，從室溫到90℃左右，在90℃恒溫直至混合液變得清澈透明，表明高分子材料溶於水中； 3)再加入一定量的電解質鹽(酸，如硫酸、磷酸等；堿，如氫氧化鈉、氫氧化鉀等；中性鹽類，如硫酸鈉、高氯酸鋰等)，繼續攪拌2個小時，便得到高溫狀態下的不粘稠的聚合物電解液。

對於鹽類電解質，要加入少量(少於5%)的增塑劑(聚丙烯酸鈉)，防止固化時水分過多揮發，鹽類析出，形不成膠體薄膜。

本實施例以硫酸為電解質，該方法包括以下步驟：取一定量的濃硫酸溶解在去離子水中，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；攪拌上述硫酸溶液，加熱上述硫酸溶液從室溫緩慢升溫至90攝氏度，並維持在90攝氏度，直至混合液變的清澈透明；停止加熱，上述混合液降至室溫，得到粘稠的聚乙烯醇溶液。

步驟三，將第一電極102或第二電極104浸潤到所述聚合物膠體電解液中，通風，乾燥後獲得包裹有聚合物膠體電解液的第一電極102或第二電極104。

請參閱圖2，所述第一電極102或者第二電極104，為奈米碳管高分子複合膜，其具有複數個微孔118，當所述第一電極102或者第二電極104浸潤到所述聚合物膠體電解液中時，液態的聚合物膠體電解液滲透進入所述微孔118中，當室溫通風8小時以後，所屬聚合物膠體電解液中的水分蒸發，最後得到固態的膠體電解液。

步驟四，將包裹有聚合物膠體電解液的第一電極102，與包裹有聚合物膠體電解液的第二電極104對接在一起，從而獲得所述超級電容100。

可以理解，由於所述聚合物膠體電解液為膠體，故只要施加一定的壓力就可以將包裹有聚合物膠體電解液的第一電極102，與包裹有聚合物膠體電解液的第二電極104對接在一起。

本發明所述超級電容中的電極為奈米碳管複合膜構成，而奈米碳管複合膜具有非常好的柔性，並且該超級電容為兩個奈米碳管複合膜設置於固體聚合物膠體電解液中，並與該固體聚合物膠體電解液形成一個整體結構，故，該超級電容封裝完整體也具有較好的柔性。當外力施加於該超級電容時，奈米碳管複合膜電極不易發生相對移動，從而使得該超級電容在彎曲時也具有較好的電化學特性以及循環壽命。由於該超級電容具有較好的柔性，並且為全固態電容，其具有一定的抗震性，以及可彎曲的性能，從而可以很好的應用於運動狀態下的電子設備中，從而可以適應多種變化的環境，具有更寬的應用範圍。上述超級電容由於以上優點，可以在可穿戴的電子設備中具有較好的應用。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

100‧‧‧超級電容

102‧‧‧第一電極

104‧‧‧第二電極

106‧‧‧固體聚合物膠體電解液

Claims (11)

1. 一種超級電容，包括一第一電極，一第二電極，以及一電解液，其改良在於，所述電解液為固體聚合物膠體電解液，所述第一電極及第二電極間隔設置於所述固體聚合物膠體電解液中，並與該固體聚合物膠體電解液共同形成一整體結構，所述第一電極及第二電極為奈米碳管複合膜，該奈米碳管複合膜為複數個奈米碳管以及導電聚合物組成的多孔薄膜，所述複數個奈米碳管相互連接形成一奈米碳管骨架，所述導電聚合物形成導電聚合物層包裹在奈米碳管表面，所述奈米碳管骨架具有複數個微孔，這些微孔係由複數個奈米碳管所圍成，且每一個微孔的內表面均設置有上述導電聚合物層。
2. 如請求項第1項所述的超級電容，其中，所述固體聚合物膠體電解液為聚乙烯醇膠體電解液，其組分為質量百分比為44.9wt%的硫酸，質量百分比為45.8wt%的聚乙烯醇，以及質量百分比為9.3wt%的水。
3. 如請求項第1項所述的超級電容，其中，所述固體聚合物膠體電解液為膠體薄膜，其厚度為100微米至1毫米。
4. 如請求項第1項所述的超級電容，其中，所述導電聚合物層的厚度為30奈米~150奈米。
5. 如請求項第4項所述的超級電容，其中，所述導電聚合物為聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚乙炔、聚對苯及聚對苯撐乙烯中的一種或幾種。
6. 如請求項第1項所述的超級電容，其中，所述第一電極及所述第二電極的厚度為1微米至200微米。
7. 如請求項第1項所述的超級電容，其中，所述奈米碳管骨架中的奈米碳管無序排列，所述無序排列的奈米碳管通過範德華力相互吸引、相互纏繞且均勻分佈於奈米碳管骨架中。
8. 如請求項第1項所述的超級電容，其中，所述奈米碳管骨架包括至少一有序奈米碳管膜，該有序奈米碳管膜包括沿同一方向擇優取向延伸的奈米碳管，所述相鄰的奈米碳管之間通過範德華力緊密結合形成奈米碳管網狀結構。
9. 如請求項第8項所述的超級電容，其中，所述有序奈米碳管膜在垂直於奈米碳管延伸方向上具有複數個間隙。
10. 如請求項第8項所述的超級電容，其中，所述奈米碳管骨架包括複數個重疊設置的有序奈米碳管膜。
11. 一種如請求項第1項至10項中任意一項所述的超級電容，其中，進一步包括一外殼，所述第一電極，第二電極及固體聚合物膠體電解液設置於所述外殼內。