非对称三维叉梳微柱阵列电极结构超级电容器制备方法

    公开(公告)号:CN113035590A

    公开(公告)日:2021-06-25

    申请号:CN202110290457.0

    申请日:2021-03-18

    申请人: 清华大学

    IPC分类号: H01G11/86 H01G11/26 H01G11/28

    摘要: 本发明公开了属于微型超级电容器领域的一种非对称三维叉梳微柱阵列电极结构超级电容器制备方法,所述超级电容器采用ICP刻蚀与激光雕刻等微纳加工工艺,设计制备出叉梳微柱阵列电极结构,在叉梳微柱阵列电极结构表面溅射一层金作为集流体,继而分别在正极与负极微结构表面沉积赝电容与双电层电容材料薄膜,制备出非对称式微型MEMS超级电容器。通过叉梳式微柱阵列电极结构,有效提升了电极比表面积,同时非对称超级电容器体系可综合双电层电容和赝电容储能机制,可拓宽电化学稳定窗口,提升器件储能密度,可应用于物联网节点电源、个人电子产品等领域。

    兼具储能与冲击传感功能的自传感超级电容器及制造方法

    公开(公告)号:CN111223671B

    公开(公告)日:2021-02-05

    申请号:CN202010123233.6

    申请日:2020-02-27

    申请人: 清华大学

    发明人: 王晓峰 黄珏 尤政

    摘要: 本发明公开了属于超级电容器技术领域的一种兼具储能与冲击传感功能的自传感超级电容器及制造方法。该自传感超级电容器采用多单体串联叠层式结构,多单体串联叠层式结构中单体电容器由氧化钌电极、钛集流体、刚性法兰和电解液构成;多单体串联叠层在一起;再与带有凸起电极的单个电容单体串联形成半成品叠层电容;两个半成品叠层电容通过弹性法兰和弹性灌封胶灌封胶封,并在电容侧面斜对称各放置刚性基底;即形成自传感超级电容器。本发明在超级电容器内采用了微短路结构,使得超级电容器在保持基本电容器功能外还具备传感器功能,实现了传感器与储能器件一体化集成,有利于复杂系统集成化发展,拓展了超级电容器的应用场合。

    一种自匹配冲击幅值的自传感超级电容器及其制造方法

    公开(公告)号:CN111627723A

    公开(公告)日:2020-09-04

    申请号:CN202010342286.7

    申请日:2020-04-27

    申请人: 清华大学

    发明人: 王晓峰 黄珏 尤政

    摘要: 本发明公开了属于超级电容器技术领域的一种自匹配冲击幅值的自传感超级电容器及其制造方法,该超级电容器采用多个电容器单体的串联叠层式结构;该超级电容器由具备短路结构的电容器单体串联而成,电容器单体由一薄两厚三个电极组成,电容器单体为采用不同的凸起高度、不同弹性模量、不同厚度的电极制备,薄电极中心开通孔;当处于外界高过载冲击环境下,电容器单体的短路结构闭合,电容器单体的输出电压在瞬间向下发生短暂跳变,不同单体的冲击短路阈值不同,从而实现电容器单体输出电压下降幅度与外界冲击幅值的自匹配;有效改善了超级电容器在高过载冲击下的敏感与可靠封装的兼容问题。解决以往冲击传感器需要额外电源供电的问题。

    一种微短路结构的冲击自传感超级电容器及应用

    公开(公告)号:CN111223672A

    公开(公告)日:2020-06-02

    申请号:CN202010123234.0

    申请日:2020-02-27

    申请人: 清华大学

    发明人: 王晓峰 黄珏 尤政

    摘要: 本发明公开了属于超级电容器技术领域的一种微短路结构的冲击自传感超级电容器及应用,该超级电容器为串联叠层式结构,上层单体为普通构造单体电容,多个单体电容串联叠层上层电容;底层单体的正电极上涂导电胶触点阵列,用弹性法兰连接正电极与负电极,形成微短路结构的单体电容,上层电容和底层单体串联叠层组装为一体结构,在高过载冲击时,底层单体电容的正负电极发生微短路,输出电压发生短暂跳变,从而感知过载冲击;在非冲击条件下,超级电容器正常供电。本超级电容器在保持基本电容器功能外还具备冲击传感功能,实现了传感器与储能器件一体化集成,本发明的自身储能有利于复杂系统的自供电和集成化发展,拓展了超级电容器的应用场合。

    一种超低功耗的自唤醒微能源系统及自唤醒方法

    公开(公告)号:CN111163507A

    公开(公告)日:2020-05-15

    申请号:CN201911343711.8

    申请日:2019-12-24

    申请人: 清华大学

    IPC分类号: H04W52/02

    摘要: 本发明公开了属于物联网应用技术领域的一种超低功耗自唤醒微能源系统及自唤醒方法。该装置由电源模块,唤醒模块,被唤醒模块组成,其中唤醒模块直接用导线与被唤醒模块相连,被唤醒模块与系统的电源模块相连,构成整个超低功耗自唤醒微能源系统。当没有外部机械干扰影响唤醒模块,唤醒模块无输出,被唤醒模块处于超低功耗的休眠状态;当轻微触碰导致唤醒模块输出电压时,被唤醒模块的开关元件导通,触发被唤醒模块工作,进行现场环境信号采集和发送。信息采集发送结束后系统重新进入休眠。本发明的唤醒模块具有较高的灵敏度,环境隐蔽以及低功耗的特性,能够大幅度提高供电电源的供电时长,提高网络节点的使用寿命。

    基于温度开关的温度自唤醒方法及自唤醒电子装置

    公开(公告)号:CN110244796A

    公开(公告)日:2019-09-17

    申请号:CN201910423834.6

    申请日:2019-05-21

    申请人: 清华大学

    IPC分类号: G05D23/20

    摘要: 本发明公开了属于物联网技术应用的一种基于温度开关的温度自唤醒方法及自唤醒电子装置。该装置由电源模块、自唤醒模块与被唤醒模块组成,其中自唤醒模块分别通过导线以串联方式与电源模块、被唤醒模块连接,构成自唤醒电子装置的整个系统。当外界温度未超过温度开关的动作阈值时,温度开关保持断开状态,电源模块与被唤醒模块处于断开状态,整个系统处于无源或无功耗的休眠待机状态;当外界温度变化超过温度开关的动作阈值时,温度开关闭合,自唤醒模块通过导线接通电源模块与被唤醒模块,唤醒整个系统。本发明的电子装置具有无源或无功耗的休眠待机状态,能大幅提高电源模块的供电时间,延长整个系统的待机时间。

    超级电容器自放电行为的动力学建模仿真方法

    公开(公告)号:CN110232224A

    公开(公告)日:2019-09-13

    申请号:CN201910447172.6

    申请日:2019-05-27

    申请人: 清华大学

    IPC分类号: G06F17/50

    摘要: 本发明公开了一种超级电容器自放电行为的动力学建模仿真方法,该方法包括以下步骤:建立超级电容器的动力学模型;利用软件仿真平台对动力学模型中超级电容器自放电行为进行仿真计算,完成对超级电容器自放电行为的动力学建模仿真。该方法建立了具有便于移植、拓展的可行性建模仿真方法,所建立的动力学理论模型包括超级电容的电极动力学模型,电解质中的离子迁移扩散模型,其电势场方程与离子浓度场方程相互耦合,可实现自放电过程的动力学仿真,还可对关键参数的影响作用和机理进行分析计算和影响评估,显著节省了实验研究工作,并可有效促进自放电效应的消除和储能性能的提高。

    具有耐高加速度冲击的叠层式结构超级电容器及制备方法

    公开(公告)号:CN109659163A

    公开(公告)日:2019-04-19

    申请号:CN201811552014.9

    申请日:2018-12-18

    申请人: 清华大学

    发明人: 尤政 王晓峰

    IPC分类号: H01G11/82 H01G11/78 H01G11/84

    摘要: 本发明公开了属于电化学储能器件领域的一种具有耐高加速度冲击的叠层式结构超级电容器及制备方法。将集流体、电极膜、热熔胶、膈膜、紫外固化胶、热熔胶、电极膜和集流体依次叠合组成超级电容器单体层,将多个超级电容器单体层采用叠层式内部自串联的方式组装成叠层式结构超级电容器,并在上下两边焊接极耳,装入刚性外壳,灌密封胶密封,得到叠层式结构超级电容器完整器件。该超级电容器实现紧凑封装和供电电压的提升,封装完成后的器件不大于13mm*11mm*5mm,最高供电电压可达20V。经过树脂胶灌封的器件可耐受高达10万g的极端力学冲击,本发明有效解决了高加速度冲击环境的稳定供电难题,在炮弹引信等应用领域具有关键作用。

    一种电化学自供电加速度传感器及其制造方法

    公开(公告)号:CN106953002B

    公开(公告)日:2019-04-05

    申请号:CN201710034864.9

    申请日:2017-01-18

    申请人: 清华大学

    摘要: 本发明公开了属于加速度传感器领域的一种电化学加速度传感器及其制造方法。该电化学加速度传感器采用叠层式结构,依次叠放集流体‑正电极‑隔膜‑负电极‑集流体;采用机械结构装卡和刚性树脂胶灌封将器件封装在金属或塑料外壳中。该电化学加速度传感器通过电化学体系的离子重分布效应实现加速度冲击信号的传感。本发明的集流体采用钛等金属材料,通过激光焊接完成极针与集流体的可靠连接。多孔电极的制备采用溶胶凝胶浸渍结合烧结工艺,在基体表面形成丰富的沟壑孔洞结构。本发明解决了高g加速度信号的自供电传感问题,在汽车工业、航空航天和武器装备领域具有广阔的应用潜力。