电容器及其制造方法

本发明涉及电子，特别涉及一种电容器及电容器的制造方法。

背景技术：

1、良好的储能及传感装置对可穿戴设备至关重要，存储量大、传感性能好且占据更小空间的微型设备更能激发可穿戴设备的潜在应用前景。其中，电容器在起着较大的作用。电容器电极的比表面积、电化学活性对器件的储能性能具有至关重要的影响。电极的比表面积，既与电极表面的微纳结构紧密相关，又受到活性物质材料微观形态的关键影响。

2、然而，传统电容器的电极多为平面结构，平面基板上活性材料负载量低、面积电容有限，限制了电子迁移速率，不利于电容器的能量密度极限的提升。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种电容器及电容器的制造方法，以解决背景技术中出现的问题。

2、本发明为实现其目的的技术方案是这样的：本发明提供一种电容器，包括基底、形成在所述基底上具有三维微结构的电极和电解质；其中所述基底包括第一基底和第二基底，所述三维微结构包括用活性物质在所述第一基底上形成的图案化的第一嵌入结构以及在所述第二基底上形成的图案化的第二嵌入结构，所述电解质注入于所述第一基底和所述第二基底之间形成电解质层，所述第一嵌入结构和所述第二嵌入结构为互补结构或相同结构，且所述第一嵌入结构和所述第二嵌入结构之间为非接触的；

3、或者，所述三维微结构为三维螺旋微结构，包括用活性物质在所述基底上形成的图案化的第一螺旋结构和第二螺旋结构，所述第一螺旋结构和所述第二螺旋结构为互补结构，且所述第一螺旋结构和所述第二螺旋结构之间为非接触的。

4、本发明还提供一种电容器的制造方法，包括以下步骤：

5、s1，在基底上形成具有三维微结构的电极，其中所述三维微结构为三维嵌入式微结构或者三维螺旋微结构；

6、s2，对所述基底和所述电极进行封装；

7、s3，将封装后的所述基底和所述电极切割成特定形状以形成电容器。

8、在本发明的一实施例中，所述三维微结构为三维嵌入式微结构，所述基底包括第一基底和第二基底；所述步骤s1包括：在所述第一基底上涂覆光刻胶，利用第一掩膜版进行爆管、显影，然后在微沟槽内生长活性物质或金属网格，形成图案化的第一嵌入结构；在所述第二基底上涂覆光刻胶，利用第一掩膜版进行爆管、显影，然后在微沟槽内生长活性物质或金属网格，形成图案化的第二嵌入结构，其中所述第一嵌入结构和所述第二嵌入结构为互补结构或相同结构。

9、在本发明的一实施例中，所述第一嵌入结构和所述第二嵌入结构两者之一包括柱状体，另一者包括管状体；将所述第一嵌入结构和所述第二嵌入结构相互嵌合包括将所述柱状体对应插入所述管状体内，或者将所述柱状体嵌入所述管状体之间的间隙；

10、或者，所述第一嵌入结构和所述第二嵌入结构均包括管状体；将所述第一嵌入结构和所述第二嵌入结构相互嵌合包括将所述第一嵌入结构和所述第二嵌入结构中的一者的所述管状体嵌入另一者所在的基底上的空白区域或者另一者的所述管状体之间的间隙；

11、或者，所述第一嵌入结构和所述第二嵌入结构均为柱状体；将所述第一嵌入结构和所述第二嵌入结构相互嵌合包括将所述第一嵌入结构和所述第二嵌入结构中的一者的所述柱状体嵌入另一者所在的基底上的空白区域或者另一者的所述柱状体之间的间隙。

12、在本发明的一实施例中，所述三维微结构为三维螺旋结构，所述步骤s1包括：在所述第一基底上涂覆光刻胶，利用第一掩膜版进行爆管、显影，然后在微沟槽内生长活性物质或金属网格，形成图案化的第一螺旋结构；在所述第二基底上涂覆光刻胶，利用第一掩膜版进行爆管、显影，然后在微沟槽内生长活性物质或金属网格，形成图案化的第二螺旋结构，所述第一螺旋结构和所述第二螺旋结构为互补结构。

13、在本发明的一实施例中，所述步骤s1还包括：在所述第一基底上形成第一焊料环，在所述第二基底上形成第二焊料环，其中所述第一焊料环和所述第二焊料环为互补结构；将所述第一基底上的所述第一嵌入结构和所述第二基底上的第二嵌入结构对准，所述第一焊料环和所述第二焊料环互补接触，利用高温熔融再冷却固化是的所述第一基板和所述第二基板焊接在一起，或者在所述第一焊料环和所述第二焊料环之一涂覆uv胶，将所述第一基板和所述第二基板相互挤压以达到uv胶的密切接触，并采用紫外线固化达到密封效果。

14、在本发明的一实施例中，所述第一基底和所述第二基底中的至少一者开设有注射孔；所述步骤s2包括：将所述第一基底和所述第二基底连接在一起，从而在所述第一基底和所述第二基底之间形成腔室；通过所述注射孔向所述腔室内注射电解质。

15、在本发明的一实施例中，所述步骤s2包括：在所述第一基底和所述第二基底上涂覆紫外线固化胶(uv胶)，然后采用紫外线曝光使所述uv胶固化。

16、在本发明的一实施例中，所述步骤s3包括：在所述基底上形成切割道；采用划片机沿着所述的切割道进行切割，以将封装后的所述基底和所述电极切割成特定形状。

17、在本发明的一实施例中，所述三维微结构为三维嵌入式微结构，封装后的所述基底和所述电极被切割成的所述特定形状为矩形；或者所述三维微结构为三维螺旋微结构，封装后的所述基底和所述电极被切割成的所述特定形状为圆形

18、本发明的有益效果在于：本发明的电容器及其制造方法中，由于采用三维微结构的电极，增加了比表面积，和丰富的氧化还原反应点，扩大了电极材料表面和界面之间的接触，克服了平面基板上活性材料负载量低、面积电容有限的问题，提升了电容器的能量密度极限。

技术特征：

1.一种电容器，其特征在于，包括基底、形成在所述基底上具有三维微结构的电极和电解质；其中所述基底包括第一基底和第二基底，所述三维微结构包括用活性物质在所述第一基底上形成的图案化的第一嵌入结构以及在所述第二基底上形成的图案化的第二嵌入结构，所述电解质注入于所述第一基底和所述第二基底之间形成电解质层，所述第一嵌入结构和所述第二嵌入结构为互补结构或相同结构，且所述第一嵌入结构和所述第二嵌入结构之间为非接触的；

2.一种电容器的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的电容器的制造方法，其特征在于，所述三维微结构为三维嵌入式微结构，所述基底包括第一基底和第二基底；所述步骤s1包括：在所述第一基底上涂覆光刻胶，利用第一掩膜版进行曝光、显影，然后在微沟槽内生长活性物质或金属网格，形成图案化的第一嵌入结构；在所述第二基底上涂覆光刻胶，利用第一掩膜版进行曝光、显影，然后在微沟槽内生长活性物质或金属网格，形成图案化的第二嵌入结构，其中所述第一嵌入结构和所述第二嵌入结构为互补结构或相同结构。

4.根据权利要求3所述的电容器的制造方法，其特征在于，所述第一嵌入结构和所述第二嵌入结构两者之一包括柱状体，另一者包括管状体；将所述第一嵌入结构和所述第二嵌入结构相互嵌合包括将所述柱状体对应插入所述管状体内，或者将所述柱状体嵌入所述管状体之间的间隙；

5.根据权利要求2所述的电容器的制造方法，其特征在于，所述三维微结构为三维螺旋微结构，所述步骤s1包括：在所述第一基底上涂覆光刻胶，利用第一掩膜版进行曝光、显影，然后在微沟槽内生长活性物质或金属网格，形成图案化的第一螺旋结构；在所述第二基底上涂覆光刻胶，利用第二掩膜版进行曝光、显影，然后在微沟槽内生长活性物质或金属网格，形成图案化的第二螺旋结构，所述第一螺旋结构和所述第二螺旋结构为互补结构。

6.根据权利要求3所述的电容器的制造方法，其特征在于，所述步骤s1还包括：在所述第一基底上形成第一焊料环，在所述第二基底上形成第二焊料环，其中所述第一焊料环和所述第二焊料环为互补结构；将所述第一基底上的所述第一嵌入结构和所述第二基底上的第二嵌入结构对准，所述第一焊料环和所述第二焊料环互补接触，利用高温熔融再冷却固化是的所述第一基板和所述第二基板焊接在一起，或者在所述第一焊料环和所述第二焊料环之一涂覆uv胶，将所述第一基板和所述第二基板相互挤压以达到uv胶的密切接触，并采用紫外线固化达到密封效果。

7.根据权利要求3所述的电容器的制造方法，其特征在于，所述第一基底和所述第二基底中的至少一者开设有注射孔；所述步骤s2包括：将所述第一基底和所述第二基底连接在一起，从而在所述第一基底和所述第二基底之间形成腔室；通过所述注射孔向所述腔室内注射所述电解质。

8.根据权利要求3所述的电容器的制造方法，其特征在于，所述步骤s2包括：在所述第一基底和所述第二基底上涂覆紫外线固化胶(uv胶)，然后采用紫外线曝光使所述uv胶固化。

9.根据权利要求2所述的电容器的制造方法，其特征在于，所述步骤s3包括：在所述基底上形成切割道；采用划片机沿着所述的切割道进行切割，以将封装后的所述基底和所述电极切割成特定形状。

10.根据权利要求9所述的电容器的制造方法，其特征在于，所述三维微结构为三维嵌入式微结构，封装后的所述基底和所述电极被切割成的所述特定形状为矩形；或者所述三维微结构为三维螺旋微结构，封装后的所述基底和所述电极被切割成的所述特定形状为圆形。

技术总结
本发明提供一种电容器的制造方法，包括以下步骤：在基底上形成具有三维微结构的电极，其中三维微结构为三维嵌入式微结构或者三维螺旋微结构；对基底和电极进行封装；将封装后的基底和电极切割成特定形状以形成电容器。本发明还提供一种电容器，包括基底和形成在基底上具有三维微结构的电极；其中三维微结构为三维嵌入式微结构，或者为三维螺旋微结构。本发明的电容器及其制造方法中，通过制备具有三维微结构的电极，提供了较大的比表面积和丰富的氧化还原反应点，扩大了电极材料表面和界面之间的接触，克服了平面基板上活性材料负载量低、面积电容有限的问题，提升了电容器的能量密度极限。

技术研发人员：刘美嘉,刘艳花
受保护的技术使用者：苏州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/22