移动互联网时代，智能手机等设备的屏幕越做越大，研发可卷曲、可折叠的便携电子产品已成为趋势。然而，固定形状的电池限制了可折叠电子产品的发展，亟需开发相应的柔性储能器件。天津大学赵乃勤教授课题组与天津工业大学康建立教授合作，研发成功了迄今最薄的碳纳米材料薄膜超级电容器，其厚度仅为A4纸的三分之一（约30微米），柔韧、轻盈，是可穿戴设备的理想电源。 “轻质超薄”是这款超电容的显著特点。为获得高的器件综合性能，该研究团队从器件结构优化设计出发，使其兼具超高能量密度和功率密度。他们先采用化学气相沉积法一步制备了一种柔韧多孔碳纳米纤维/超薄石墨层杂化薄膜，再以固态电解质封装两片杂化薄膜得到全固态自支撑薄膜超电容。 该超电容厚度只有A4纸厚度的三分之一左右，且有很好的柔韧性。经过优化结构设计，该器件整体的体积能量密度和功率密度比目前已报道的同类超电容可以高出几个数量级，这对于空间有限的微电子器件来说尤为重要。该超电容每平方米重量仅为58克，未来可将多片超电容嵌入到衣服中，使得平时穿的衣服变成可以给电子产品供电的“电源”，穿在身上几乎不增加负重，且便于携带。 同时，整个器件还具有很好的抗变形性和循环稳定性，充放电循环5000次后电容量还保持在96%以上（而锂电池在充放电循环1000次左右后电极性质会发生变化，使用中会出现电量不足的情况）。此外，锂电池的安全问题也成为目前人们关注的重点，该超电容采用全固态设计理念，当其遭受撞击或者损坏时不会有液体外泄情况发生，极大程度上提高了产品的安全性。该超电容同时具备一般超电容使用寿命长、充放电速度快等优势，在可穿戴电子器件和微器件领域具有很好的应用前景，成果实现产业化后将会有力推进相关电子产业的升级换代。

本发明公开了一种全固态非对称电容器及其制备方法，其中， 该全固态非对称电容器依次包括负极、第一固态电解质、隔膜、第二 固态电解质、以及正极；所述正极为附着有纳米二氧化锰的聚吡咯纳 米线复合材料，所述负极为聚吡咯纳米线。本发明通过对其关键的电 极材料的结构及组成，相应的制备方法工艺步骤、及反应条件等进行 改进，与现有技术相比能够有效解决目前全固态电容器正极材料导电 性差的问题，并且该制备方法操作简单，正、负级材料的形貌

0.2Ah~10Ah 的系列固态单体电池，10Ah 固态单体电池能量密度达到 260Wh/kg，循环 1000 圈容量保持率达 88%。

产品详细介绍

陈立泉院士 1940 年生于四川南充，1964 年毕业于中国科学技术大学物理系，同年到中国科学院物理研究所工作至今。2001 年 11 月当选为中国工程院院士，是专注中国锂电池第一人。他在中国率先开展锂电池及相关材料研究。在国内首先研制成功锂离子电池。解决了锂离子电池规模化生产的科学技术与工程问题，实现了锂离子电池的产业化。他曾是物理所高温超导材料研究的负责人和主要研究者，首次发现 70K 超导迹象，研制出液氮温区超导体并首次公布了材料成分。近年来，开展了全固态锂电池、锂硫电池、锂空气电池、室温钠离子电池和固体氧化物燃料电池中的物理化学过程及相关材料的设计、合成、表征、物理和电化学性能及其应用研究。为开发下一代动力电池和储能电池奠定了基础。发表论文 250 余篇，申报发明专利15 余项。 2021 年 1 月 17 日，陈立泉院士在中国电动汽车百人会论坛（2021）上表示：“目前液态锂离子电池的能量密度到了 300 瓦时/公斤，已经达到了一个极限。下一步或者新一代电池要发展固态电池，逐渐要过渡到全固态锂电池。同时我们还应该发展钠离子电池，它的电解质目前是液态电解质，下一步也要发展固态钠离子电池。”

超级电容器也称为电化学电容器，其基本原理是通过正负极上的静电荷的积聚与释放来储存电能的，主要特点是在充放电过程中没有明显的相变，因此理论上来说其充放电寿命是无限次。超级电容器作为一种无污染的新型储能装置，比传统电容器容量大100倍左右，与二次电池相比，则具有比功率高（1 kW/kg～10kW/kg）、 大电流快速充电（0.3～30s）、  使用温度范围宽（－40°C～＋70℃）、 循环使用寿命长（10万次）、真正免维护等特点，是一种介于传统静电电容器和化学电源之间的新型储能元件。超级电容器（Supercapacitor）现在有不同的称呼，有电化学电容器（Electrochemical Capacitor，EC），超大容量电容器（Ultracapacitor），双电层电容器（Electric double layer capacitor，EDLC），以及金电容（Gold capacitor）等。

超级电容器也称为电化学电容器，其基本原理是通过正负极上的静电荷的积聚与释放来储存电能的，主要特点是在充放电过程中没有明显的相变，因此理论上来说其充放电寿命是无限次。超级电容器作为一种无污染的新型储能装置，比传统电容器容量大 100 倍左右，与二次电池相比，则具有比功率高（1 kW/kg～10kW/kg）、 大电流快速充电（0.3～30s）、 使用温度范围宽（－40°C～＋70℃）、 循环使用寿命长（10 万次）、真正免维护等特点，是一种介于传统静电电容器和化学电源之间的新型储能元件。超级电容器（Supercapacitor）现在有不同的称呼，有电化学电容器（Electrochemical Capacitor，EC），超大容量电容器（Ultracapacitor），双电层电容器（Electric double layer capacitor，EDLC），以及金电容（Gold capacitor）等。

成果与项目的背景及主要用途：当前，为了解决能源和环境问题，世界上许 多国家的政府和汽车制造商均投入大量资金进行电动汽车的研究与开发，采用二 次电池的电动车虽然取得了长足的进步，但仍难以解决快速充放电性能差、价格 将复合薄膜置于导电玻璃上 染料溶液的配制 电解质溶液的配制 对电极 40°C，12 h 染料敏化浸泡处 组装 DSSCs 光伏性能 导电玻璃（FTO）清洗 TiO2/ZnO 复合薄膜 的制备天津大学科技成果选编 高、安全性差的问题。超级电容器由于具有比功率高（大于 1kW/kg 到十几 kW/kg 的功率密度）、循环寿命长（10 万次以上）、使用温度范围宽（-40℃～60℃） 以及充电迅速（小于 10min）等优异的特性，非常适合电动车对功率特性的要求， 已成为近年来电动车动力电源开发中非常重要的领域之一。 超级电容器的主要用途分为：1 城市公交车主电源；2 与高性能蓄电池配合 使用，可作为电动车的辅助电源，满足电动车在启动、加速、爬坡时提供峰值功 率的要求，同时回收汽车在刹车、空载时产生的机械量，可大大提高能量的利用 效率；3 作为太阳能电池和风力发电的储能系统，白天储存太阳能电池和风力发 电产生的电能，夜间提供照明等所需的能量；4 可作为消费类电子产品的电源, 如 手机、数码相机、无绳电话、电子手表、电动玩具、记忆性存储器、微型计算机、 系统主板、钟表等。 技术原理与工艺流程简介：本技术的关键在于采用新型工艺制备极化电极， 制备工艺简单，设备投资小。由于本产品的技术原理本质上与传统的双电层电容 器的原理相同，因此，在充放电过程中由于没有化学反应的发生，电极材料的结 构不会变化，能够保证大于 10 万次以上长期循环的稳定性。 工艺流程：配料→混浆→制电极→组装→注液→老化→检测包装。 技术水平及专利与获奖情况：前期已开发出 14V-5F，28V-28F 的水系超级 电容器样品，相关专利正在申请之中。 应用前景分析及效益预测：随着便携式电子器械的普及和发展，超级电容器 的应用范围越来越广泛。有业内专家预测，仅就中国市场而言，目前的年需求量 可达 2,150 万只，而整个亚太地区的总需求量则超过 9,000 万只，市场前景非常 广阔。同时，权威部门已经证明了燃料电池驱动的电动汽车在 20～30 年内不可 能实现商业化，那么我们中国会尽快将电动车的研究方向转向其他类型的电动车， 包括镍氢电池和锂离子电池的电动车，而且其中特别强调了一种混合动力的电动 车，即燃油+电源的混合电动车，电源可以是镍氢电池也可以是锂离子电池，还 应包括超级电容器。因此，超级电容器在电动车方面的应用，无论在国内还是国 际上研究和应用的步伐将会更快，性能也会有快速的飞跃。仅电子产品和电动车 领域，超级电容器的市场前景就非常广阔。 95天津大学科技成果选编 预计项目投资 300～500 万元，正式投产后每年效益在 200～500 万元。 应用领域：1 城市公交车主电源；2 与高性能蓄电池配合使用，可作为电动 汽车的辅助电源；3 作为起重机等大型吊装机械的辅助电源；4 作消费类电子产 品的电源, 如手机、数码相机、无绳电话、电子手表、电动玩具、记忆性存储器、 微型计算机、系统主板、钟表等；5 作为太阳能电池和风力发电的储能系统，白 天储存太阳能电池和风力发电产生的电能，夜间提供照明等所需的能量。 技术转化条件（包括：原料、设备、厂房面积的要求及投资规模）：本技术 的投资规模为 100～200 万元左右，其中原料约为 50 万，设备费用约为 50 万， 厂房面积约 1000m2，厂房投资约为 30 万元，流动资金约 70 万。 合作方式及条件：具体合作方式电话联系或面议。 

固态功放是微波毫米波领域需求量极大的功率源，在微波低端频段已经取代了普通微波管，在微波高端及毫米波领域作为放大链的前级有非常大的需求量。 项目开放出微波、毫米波4个频段的固态功放，输出功率100W以上，频带宽，工作稳定可靠。经过整机系统的长时间应用考验。 固态功放具有一致性好、集成度高的特点，在大型整机系统中有广泛的需求。