具有類似電容特性的集成有石墨烯的能量存儲裝置制造方法

具有類似電容特性的集成有石墨烯的能量存儲裝置制造方法
【專利摘要】總體公開了用于具有類似電容特性的集成有石墨烯的能量存儲裝置的技術和實現。
【專利說明】具有類似電容特性的集成有石墨烯的能量存儲裝置
【背景技術】
[0001]除非在本文另外指出，否則在該部分描述的方法并不是針對該申請中的權利要求的現有技術，并且通過包括在該部分中不被認為現有技術。
[0002]電容器或能量存儲裝置可以用于寬范圍的電子和電氣系統中。希望提供具有相對高的電容、能量密度和功率密度的裝置。

【發明內容】

[0003]根據一些實現，一種具有類似電容特性的能量存儲裝置可以包括:包括石墨烯的第一電極、被布置為與第一電極相接觸的一個或更多個電解質、以及被布置為與一個或更多個電解質相接觸的第二電極，其中，該能量存儲裝置被配置為至少部分地基于化學實體的表層沉積來提供贗電容，化學實體的表層沉積伴隨有第一電極處的電荷轉移。
[0004]根據一些實現，一種用于形成具有類似電容特性的能量存儲裝置的方法可以包括:接收包括石墨烯的第一電極、第二電極、第一電解質、第二電解質、具有第一面和第二面的隔離部以及封裝組件；將第一電極布置為與第一電解質相接觸；將第一電解質布置為與隔離部的第一面相接觸；將第二電解質布置為與隔離部的第二面相接觸；將第二電極布置為與第二電解質相接觸；以及將封裝組件布置為封裝第一電極、第二電極、第一電解質、第二電解質和隔離部以形成能量存儲裝置，使得能量存儲裝置至少部分地基于在第一電解質中的化學實體的表層沉積來提供贗電容，在第一電解質中的化學實體的表層沉積伴隨有第一電極處的電荷轉移。
[0005]根據一些實現，一種用于提供贗電容的方法可以包括:使電解質和包括石墨烯的第一電極接觸；使第二電極和電解質接觸；以及在第一電極處提供化學實體的表層沉積，其中，表層沉積伴隨有第一電極處的電荷轉移，電荷轉移在第一電極和第二電極之間提供贗電容。
[0006]根據一些實現，一種包含有多條指令的機器可讀介質，當執行多條指令時可以使得機器通過以下步驟產生具有類似電容特性的能量存儲裝置:接收包括石墨烯的第一電極、第二電極、第一電解質、第二電解質、具有第一面和第二面的隔離部以及封裝組件；將第一電極布置為與第一電解質相接觸；將第一電解質布置為與隔離部的第一面相接觸；將第二電解質布置為與隔離部的第二面相接觸；將第二電極布置為與第二電解質相接觸；以及將封裝組件布置為封裝第一電極、第二電極、第一電解質、第二電解質和隔離部以形成能量存儲裝置，從而所述能量存儲裝置基于在第一電解質中的化學實體的表層沉積來在石墨烯電極處提供贗電容。
[0007]根據一些實現，一種裝置可以包括處理器和存儲有多條指令的機器可讀介質，當執行多條指令時，使得裝置通過以下步驟產生具有類似電容特性的能量存儲裝置:接收包括石墨烯的第一電極、第二電極、第一電解質、第二電解質、具有第一面和第二面的隔離部以及封裝組件；將第一電極布置為與第一電解質相接觸；將第一電解質布置為與隔離部的第一面相接觸；將第二電解質布置為與隔離部的第二面相接觸；將第二電極布置為與第二電解質相接觸；以及將封裝組件布置為封裝第一電極、第二電極、第一電解質、第二電解質和隔離部以形成能量存儲裝置，使得能量存儲裝置基于在第一電解質中的化學實體的表層沉積來提供贗電容，在第一電解質中的化學實體的表層沉積伴隨有第一電極處的電荷轉移。
[0008]根據一些實現，一種包括多條指令的機器可讀介質，當執行多條指令時，使得所述機器通過以下步驟提供贗電容:使電解質和包括石墨烯的第一電極接觸；使第二電極和電解質接觸；以及在第一電極處提供化學實體的表層沉積，其中，所述表層沉積伴隨有在第一電極處的電荷轉移，所述電荷轉移在所述第一電極和所述第二電極之間提供贗電容。
[0009]根據一些實現，一種裝置可以包括處理器和存儲有多條指令的機器可讀介質，當執行多條指令時，使得裝置通過以下步驟提供贗電容:使電解質和包括石墨烯的第一電極接觸；使第二電極和電解質接觸；以及在石墨烯電極處提供化學實體的表層沉積，其中，所述表層沉積伴隨有第一電極處的電荷轉移，電荷轉移在第一電極和第二電極之間提供贗電容。
[0010]上述
【發明內容】
僅是示例性的，并且不旨在進行任何方式的限制。除了上述的示例性方面、實施方式和特征以外，其它方面、實施方式和特征通過參照附圖和以下具體描述將
變得明顯。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]在說明書的結尾部分中特別地指出并清楚地要求了主題。根據結合附圖的下列描述和所附權利要求，本公開的上述以及其它的特征將變得更加清楚。理解到這些附圖僅描述了根據本公開的一些實施例，從而不被認為限制其范圍，將通過使用附圖用更多特征和細節來描述本公開。
[0012]在附圖中:
[0013]圖1是具有類似電容特性的示例性能量存儲裝置的例示；
[0014]圖2是用于提供贗電容的示例性方法的流程圖的例示；
[0015]圖3是用于形成具有類似電容特性的能量存儲裝置的示例性方法的流程圖的例示；
[0016]圖4是用于形成具有類似電容特性的能量存儲裝置的示例性系統的例示；
[0017]圖5是示例性計算機程序產品的例示；并且
[0018]圖6是全部根據本公開的至少一些實施方式布置的示例性計算機裝置的框圖的例示。
【具體實施方式】
[0019]以下描述連同具體細節闡述了各種示例，以提供對所要求保護的主題的全面理解。然而，本領域技術人員應理解的是，可以在不包含一些或更多此處公開的特定細節的情況下實踐所要求保護的主題。此外，在一些情況下，為了避免不必要地使所要求保護的主題變得模糊，沒有詳細地描述眾所周知的方法、過程、系統、部件和/或電路。
[0020]在以下詳細描述中，參照了形成說明書一部分的附圖。在附圖中，類似的附圖標記通常表示類似部件，除非上下文有相反的說明。在詳細的說明書、附圖和權利要求中描述的例示性實施方式并非是限制性的。在不背離本文介紹的主題的精神或者范圍的情況下，可以利用其它實施方式，并且可以進行其它改變。容易理解的是如這里總體描述并且在附圖中例示的，本公開的多個方面可以按各種不同配置進行排列、替換、組合和設計，所有這些不同配置在這里是明確想得到的并且構成了本公開的一部分。
[0021]本公開尤其涉及與具有類似電容特性的集成有石墨烯的能量存儲裝置相關的方法、裝置、系統和計算機可讀介質。
[0022]在一些示例中，在石墨烯電極或者包括石墨烯的電極處的化學實體的表層沉積可以伴隨有可以產生贗電容的電荷轉移。贗電容可以用于例如提供具有類似電容特性的能量存儲裝置的電容器結構中。利用基于化學實體的表層沉積和相關的電荷轉移的贗電容的能量存儲裝置可以在電流電容器或能量存儲裝置上提供增大的電容、能量存儲和功率存儲。
[0023]圖1是根據本公開的至少一些實施方式布置的具有類似電容特性的示例性能量存儲裝置的例示。如圖1所示，裝置100可以包括石墨烯電極110、電解質120、隔離部130、電解質140和電極150。裝置100還可以包括或者可以連接至導體160和170。導體160、170可以連接至負載180。通常，從電解質120到石墨烯電極110的化學實體的表層沉積可以伴隨有電荷轉移，該電荷轉移會產生針對裝置100的贗電容。
[0024]通常，在石墨烯電極110處的表層沉積可以包括適合于在石墨烯電極110處提供電荷轉移的化學實體的任何可逆的電化學反應。在一些示例中，表層沉積可以是類似法拉第(Faradaic-1ike)的表層沉積。在一些示例中，表層沉積可以是在石墨烯電極110處的類氧化還原反應(redox-like)的表層沉積。在一些示例中，表層沉積可以包括自定界(self-delimited)電化學反應。在一些示例中，表層沉積可以是電沉積。在一些示例中，表層沉積可以在石墨烯電極110處提供單層或部分單層的覆蓋。
[0025]通常，適合于在石墨烯電極110處提供電荷轉移的任何化學實體都可以用作在表層沉積中的化學實體。在一些示例中，化學實體可以包括貴金屬(即，釕、銠、鈀、銀、鋨、銥、鉬和金)。在一些示例中，可以使用單個化學實體。在其它示例中，可以使用兩種或更多種化學實體。在一些示例中，沉積的化學實體可以是鈀。在一些示例中，電解質120可以包括含有貴金屬的任何電解質。通常，電解質120可以包括酸性的、堿性的、惰性的或有機的電解質。在一些示例中，電解質120可以包括四氯鈀酸鈉(II) (Na2PdCl4)的乙醇溶液，并且表層沉積可以包括電鍍鈀。在一些示例中，電解質120也可以包括高氯酸鋰(LiClO4)15在一些示例中，溶液可以包括在乙醇中0.1mM四氯鈀酸鈉(II) (Na2PdCl4)以及0.1mM高氯酸鋰(LiClO4)。
[0026]如圖1所示，在一些示例中，隔離部可以被布置為有效地分離電解質120和電解質140。通常，隔離層130可以包括任何合適的材料。在一些示例中，隔離部130可以是多孔隔離材料。在一些示例中，隔離部130可以是紙質材料。在一些示例中，隔離層130可以是可滲透離子的聚合物膜材料。通常，電極150可以包括任何合適的導電材料或者例如金屬材料這樣的材料。在一種示例中，電極150可以包括鉬。
[0027]在其他示例中，可以不使用隔離部。在這種示例中，能量存儲裝置可以包括被布置為與電解質相接觸的石墨烯電極110和電極150。本文所討論的任何石墨烯材料、電極材料和電解質可以用于這種能量存儲裝置中。
[0028]如圖1所示，在一些示例中，裝置110可以包括兩個電極。在其他示例中，裝置可以包括多個電極配置。在一些示例中，裝置可以包括三個電極配置。
[0029]通常，裝置100可以被視為具有類似電容特性的能量存儲裝置。在一些示例中，裝置100可以被視為類似電容性的電子裝置。在一些示例中，裝置100可以被視為基于電容性的和類電容性的機制的能量存儲裝置。在一些示例中，裝置100可以被視為超級電容器(ultracapacitor)。在一些示例中，裝置100可以被視為贗電容器。在一些示例中，裝置100可以被視為基于單層沉積的贗電容器。
[0030]通常，裝置100可以被實現在或使用在任何合適的電路或電子系統中。在一些示例中，裝置100可以被實現為連接至導體160、170的分離的器件。在一些示例中，導體160、170可以是例如在印刷電路板上的導線或跡線。在一些示例中，裝置100可以被實現為集成的裝置。在一些示例中，導體160、170可以包括例如在集成電路上的跡線。裝置100也可以包括含有一些或全部例示組件的封裝組件(未示出)。在一些示例中，封裝組件可以是用于密封的組件的殼體。負載180可以是使用或實現裝置100的任何合適的電路。在各種示例中，負載180可以包括能量存儲電路、脈沖功率電路、電源電路、信令電路、噪聲消除或濾波電路、感測電路等。
[0031]如圖所示，裝置100可以包括電解質120、140。通常，電解質120、140可以包括可以用于電化學反應的任何合適的材料，該電化學反應用于引起在石墨烯電極110處的表層沉積。在一些示例中，電解質120、140可以是基本上相同的材料。在這種示例中，可以不需要隔離部130。在其他示例中，電解質120、140可以包括截然不同的材料。在一些示例中，電解質120和電解質140可以是基本上相同的材料，并且分別可以是四氯鈀酸鈉(II)(Na2PdCl4)和高氯酸鋰(LiClO4)的乙醇溶液。在一些示例中，電解質120、140中的一個或兩者都可以實現在溶液中。在其它示例中，電解質120、140中的一個或兩者都可以實現在膠體、化學基質中等。
[0032]如圖所示，裝置100可以包括石墨烯電極110。通常，石墨烯電極110可以包括純的石墨烯材料或任何的類石墨烯的材料。本文所討論的術語石墨烯電極是指例如包括純的石墨稀材料和類石墨稀的材料(可以包括多種配直的石墨稀)兩者。在一些不例中，石墨稀電極110可以包括類石墨稀的材料，例如，石墨稀紙、石墨稀片、壓緊的石墨稀、擴展石墨稀的聚合體、改良的石墨烯等。石墨烯和類石墨烯材料具有的優點是針對表層沉積的高比表面(high surface area),并且它們可以通過多種化學實體的沉積提供固有的贗電容。裝置100也可以包括集電器(為了清楚而未示出)，其可以與石墨烯電極110和電極150電接觸。
[0033]圖2是例示了根據本公開的至少一些實施方式所設置的用于提供贗電容的示例性方法200的流程圖。方法200可以包括由一個或更多個框210和/或220所例示的一個或更多個功能、操作或動作。在一些示例中，方法200可以實現在例如電子裝置或系統的裝置或系統處。在一些示例中，可以在例如計算系統這樣的裝置或系統的控制下實現方法200。方法200的處理可以開始于框210。
[0034]在框210，“將第二電極以及包括石墨烯的第一電極與一個或更多個電解質相接觸”，可以使得第二電極以及包括石墨烯的第一電極與電解質物理接觸以及電化學接觸。在一些示例中，電極可以與同一電解質物理和電化學接觸。在其它示例中，它們可以分別與不同的電解質相接觸。在這種示例中，可以由隔離部來隔離電解質。可以利用任何適合的裝置或多個裝置使得第一電極和/或第二電極與電解質或多種電解質物理和電化學接觸。在一些示例中，可以通過裝配裝置(例如，與取放型裝置一同使用的機械臂、裝配卡盤、裝配線等)使得它們接觸。在一些示例中，可以通過利用本文參照圖4所討論的系統使它們接觸。在一些示例中，使得它們接觸從而形成例如參照圖1所描述的具有類似電容特性的能量存儲裝置。本文所討論的任何材料均可以用于石墨烯電極和電解質。在一些示例中，電解質可以包括四氯鈀酸鈉(II) (Na2PdCl4)和高氯酸鋰(LiClO4)的乙醇溶液。通常，電解質可以被選擇為使得在偏壓下可以在石墨烯電極處出現化學實體的表層沉積。表層沉積可以伴隨有能夠提供贗電容的電荷轉移。在框220處可以繼續進行方法200的處理。
[0035]在框220，“在電極之間提供電壓以在包括石墨烯的電極處表面沉積化學實體”，可以在電極之間施加電壓，從而在石墨烯電極處化學實體的表層沉積可以在電極之間提供贗電容。可以通過任何合適的裝置或多個裝置來施加電壓。在一些示例中，可以通過例如參照圖1所描述的負載這樣的負載在電極之間施加電壓。在一些示例中，所施加的電壓可以在約-0.5V至約-1.0OV的范圍內。在一些示例中，所施加的電壓可以在約-0.4V至約-0.8V的范圍內。所施加的電壓可以在約-0.8V至約-1.20V的范圍內。如上所述，可以基于石墨烯電極處化學實體的表層沉積提供贗電容。沉積可以伴隨有能夠產生贗電容的電荷轉移。
[0036]圖3例示了根據本公開的至少一些實施方式所布置的用于形成具有類似電容特性的能量存儲裝置的示例性方法300的流程圖。方法300可以包括如通過框310、320、330、340和/或350中的一個或更多個所例示的一個或更多個功能、操作或動作。在一些示例中，可以在例如下面參照圖4所討論的系統這樣的裝置或系統的控制下實現方法300。方法300的處理可以開始于框310。
[0037]在框310，“接收包括石墨烯的第一電極、第二電極、第一電解質、第二電解質、隔離部和封裝組件”，可以接收到所列出的組件。在框310可以接收到此處所討論的任何組件或材料。可以在例如接收單元處接收組件或材料。接收單元可以沿著裝配線或通過自動材料轉運系統等接收組件，并且可以包括例如參照圖4所討論的裝置或組件這樣的任何合適的裝置或組件。方法300的處理可以在框320繼續進行。
[0038]在框320，“將包括石墨烯的電極布置為與第一電解質相接觸”，接收到的石墨烯電極可以被布置為與接收到的第一電解質相接觸。可以通過任何合適的工具或裝置將石墨烯電極和第一電解質布置到位。在一些不例中，第一電解質可以被固定就位于例如容器或封裝組件中，并且石墨烯電極可以通過取放型機器人、驅動的放置工具、真空的驅動裝配卡盤等被放置為與第一電解質相接觸。在一些示例中，石墨烯電極可以通過如本文將參照圖4進一步描述的裝置裝配單元中的裝配組件被設置為第一電解質相接觸。方法300的處理可以在框330繼續進行。
[0039]在框330，“將第一電解質和第二電解質布置為與隔離部的相對面相接觸”，電解質可以被布置為隔離部相鄰并且相接觸。通常，可以使用本文所討論的任何隔離部材料和電解質。利用任何合適的工具或裝置可以將電解質布置為與隔離部相接觸。在一些示例中，第一電解質可以被固定就位于例如容器或封裝組件中，并且隔離部可以通過取放型機器人或驅動的放置工具等被定位為與電解質相接觸。接著例如通過將隔離部和第一電解質顛倒可以將隔離部和第一電解質重新定位，并且接著可以利用相似的工具或設備將第二電解質定位為與隔離部相接觸。在一些示例中，通過在如本文參照圖4將進一步討論的裝置裝配單元中的裝配組件，第一電解質和第二電解質可以被布置為與隔離部相接觸。如所討論的，在一些示例中，裝置可以不需要隔離部。針對這種裝置的裝配，可以去除參照框330所討論的處理。方法300的處理可以在框340處繼續進行。
[0040]在框340中，“將第二電極與第二電解質相接觸”，第二電極可以被布置為與第二電解質相接觸。可以通過適當的工具和裝置將第二電極和第二電解質布置就位。在一些示例中，通過取放型機器人、驅動的放置工具、真空驅動的裝配卡盤等，第二電解質連同其它裝配組件可以被固定就位并且第二電極可以被置于與第二電解質相接觸。在一些示例中，通過在如本文參照圖4將進一步討論的裝置裝配單元中的裝配組件，可以將第二電極布置為與第二電解質相接觸。方法300的處理可以在框350處繼續進行。
[0041]在框350中，“對組件進行封裝以形成具有類似電容特性的能量存儲裝置”，可以利用在框310接收到的封裝組件來封裝裝配組件。封裝組件可以包括殼體、裝置外殼等。可以通過任何適合的工具或裝置將裝配組件放置就位。在一些實施方式中，通過取放型機器人、驅動的放置工具、真空驅動的裝配卡盤等，封裝組件可以固定就位在例如真空卡盤或裝配臺上，并且裝配組件可以置于封裝組件上。在一些示例中，可以通過在如本文參照圖4將進一步討論的裝置封裝單元中的組件，對組件進行封裝。
[0042]如針對方法300所描述的，包括石墨烯的第一電極可以被布置為與第一電解質相接觸，第一電解質和第二電解質可以被布置為與隔離部的相對的面相接觸，并且第二電極可以被布置為與第二電解質相接觸。在一些示例中，可以按照所列出的順序執行那些動作。通常，可以按照任何合適的順序執行所列出的動作。例如，電解質可以被布置為與隔離部相接觸，接著電極可以與電解質相接觸。在其它示例中，第二電極和第二電解質可以被布置為與隔離部的一面相鄰，而第一電解質和石墨烯電極可以被順序地布置為與隔離部的相對的面相鄰。
[0043]圖4例示了根據本公開的至少一些實施方式所布置的用于產生具有類似電容特性的能量存儲裝置的示例性系統400。系統400可以用于執行例如以上參照圖3所討論的一些或全部的功能。系統400可以包括生產單元402，生產單元402可操作地連接至可以包括生產單元控制邏輯404的處理器406。如圖所示，生產單元402可以包括接收單元410、裝置裝配單元412和裝置封裝單元414。總體上，生產單元412可以包括用于執行本文所討論的裝置裝配的生產和裝配工具和/或系統(例如一個或更多個工具)的任何結構。
[0044]在一些示例中，生產單元402可以包括機械臂、具有真空固定端口的裝配卡盤、組件箱、用于提供電解質的容器、各種管材等。這些組件中的一些或全部組件可以容納在生產單元內，或者它們可以被配置為使得一些或全部組件可以被添加至生產單元或者從生產單元移除。生產單元也可以包括用于驅動各種組件的機電裝置。在一些示例中，機電裝置可以在施加的信號(例如，通信信號)之下進行操作。在一些示例中，接收單元410可以包括用于接收本文所討論的材料的組件，例如，裝配線的接收部、自動處理系統的接收部等。在一些示例中，裝置裝配單元412可以包括用于裝配例如握持部、取放型機器人、驅動的放置工具、真空的驅動的裝配卡盤等這樣的裝置的工具和設備。在一些示例中，裝置封裝單元414可以包括用于封裝具有類似電容特性的能量存儲裝置的工具和設備，例如，真空卡盤、裝配臺、取放型機器人、驅動的放置工具、真空的驅動的裝配卡盤等。在一些示例中，接收單元410、裝置裝配單元412和/或裝置封裝單元414可以共享工具或設備。
[0045]生產單元控制邏輯404可以被配置為對生產單元402中的一些或全部的生產和裝配設備提供功能控制，并且可以包括硬件、軟件或固件邏輯和/或其任何組合，并且所要求保護的主題不限于特定類型的或所描述的處理單元控制邏輯。處理器406可以是微處理器或中央處理單元(CPU)。在其它實現中，處理器406可以是專用集成電路(ASIC)、現場可編程門陣列(FPGA)、數字信號處理器(DSP)或其它集成的形式。處理器406和生產單元402可以被配置為通過任何適當的方式(例如，通過有線連接或無線連接)進行通信。在一些示例中，處理器406和/或處理單元控制邏輯404可以被實現為如參照圖6所討論的計算機系統的一部分。在一些示例中，處理器406和/或處理單元控制邏輯404可以被配置為實現例如參照圖5所討論的指令。
[0046]圖5例示了根據本公開的至少一些實施方式設置的示例計算機程序產品500。計算機程序產品500可以包括其中存儲有多條指令的機器可讀的永久性介質，當執行這些指令時，使得機器根據本文所討論的處理和方法產生具有類似電容特性的能量存儲裝置或者提供贗電容。計算機程序產品500可以包括信號承載介質502。信號承載介質502可以包括一個或更多個機器可讀指令504，當一個或更多個處理器執行一個或更多個機器可讀指令時，可以有效地使得計算機裝置提供本文所描述的功能。在不同的示例中，本文所討論的裝置可以使用一些或全部的機器可讀指令。
[0047]在一些實施方式中，信號承載介質502可以包括計算機可讀介質505，例如(但不限于)硬盤驅動器、壓縮盤(⑶)、數字多功能盤(DVD)、數字磁帶、存儲器等。在一些實施方式中，信號承載介質502可以包括可記錄介質508，例如(但不限于)存儲器、讀/寫(R/W)⑶、R/ff DVD等。在一些實施方式中，信號承載介質502可以包括通信介質510，例如(但不限于)數字和/或模擬通信介質(例如，光纜、波導、有線通信鏈路、無線通信鏈路等)。在一些示例中，信號承載介質502可以包括機器可讀的永久性介質。
[0048]圖6是例示了根據本公開的至少一些實施方式所布置的示例性計算裝置600的框圖。在不同的示例中，計算裝置600可以被配置為提供本文所討論的操作。在不同的示例中，計算裝置600可以被配置為提供或控制本文所討論的處理步驟。在一種示例中，參照圖5所討論的裝置可以被設置為計算裝置600的一部分。在一個示例性基本配置601中，計算裝置600可以包括一個或更多個處理器610和系統存儲器620。存儲器總線630可以用于在處理器610和系統存儲器620之間進行通信。
[0049]根據所期望的配置，處理器610可以是包括(但不限于)微處理器(μ P)、微控制器(μ C)、數字信號處理器(DSP)或其任何組合的任何類型。處理器610可以包括一級或多級緩存(例如一級緩存611和二級緩存612)、處理器核613以及寄存器614。處理器核613可以包括算術邏輯單元(ALU)、浮點單元(FPU)、數字信號處理核(DSP核心)或者其任何組合。存儲控制器615也可以與處理器610 —起使用，或者在一些實施方式中，存儲控制器615可以是處理器610內部的一部分。
[0050]根據所期望的配置，系統存儲器620可以是包括(但不限于)易失性存儲器(例如RAM)、非易失性存儲器(例如ROM、閃存等)或其任何組合的任何類型。系統存儲器620可以包括操作系統621、一個或更多個應用622和程序數據624。應用622可以包括生產單元控制應用623，生產單元控制應用623可以被布置為執行包括本文所描述的功能框、行為和/或操作的如本文所描述的功能、行為和/或操作。程序數據624可以包括與生產單元控制應用623—同使用的生產單元數據625。在一些示例性實施方式中，應用622可以被配置為在操作系統621上與程序數據624 —同操作。在圖6中通過虛線601內的組件來例示所描述的基本的配置。
[0051]計算裝置600可以具有附加的特征或功能以及附加的接口，以促進在基本配置601和任何所需的裝置和接口之間的通信。例如，總線/接口控制器640可以用于促進基本配置601與一個或更多個數據存儲裝置650之間經由存儲接口總線641的通信。數據存儲裝置650可以是可移除的存儲裝置651、不可移除的存儲裝置652或其組合。可移除存儲裝置和不可移除存儲裝置的示例包括磁盤裝置(例如軟盤驅動器和硬盤驅動器(HDD))、例如光盤(壓縮盤(⑶)驅動器或數字多功能盤(DVD)驅動器)、固態盤驅動器(SDD)和磁帶驅動器等。示例性計算機存儲介質可以包括以用于存儲信息(例如計算機可讀指令、數據結構、程序模塊或其它數據)的任何方法或技術所實現的易失性和非易失性、可移除和不可移除介質。
[0052]系統存儲器620、可移除存儲裝置651、不可移除存儲裝置652全部是計算機存儲介質的示例。計算機存儲介質包括(但不限于)RAM、ROM、EEPR0M、閃存或其它存儲技術、CD-ROM、數字多功能盤(DVD)或其它光學存儲部、磁帶盒、磁帶、磁盤存儲部或其它磁性存儲裝置，或者可以用于存儲期望的信息并且可以被計算裝置600所訪問的任何其它介質。任何這種計算機存儲介質可以是裝置600的一部分。
[0053]計算裝置600也可以包括接口總線642，用于促進從各種接口裝置(例如，輸出接口、外圍接口和通信接口)至基本配置601通過總線/接口控制器640進行的通信。示例性輸出接口 660可以包括圖形處理單元661和音頻處理單元662，其可以被配置為通過一個或更多個A/V端口 663與例如顯示器或揚聲器這樣的各種外部裝置進行通信。示例性外圍接口 680可以包括串行接口控制器681或并行接口控制器682，其可以被配置為通過一個或更多個I/O端口 683與例如輸入裝置(例如，鍵盤、鼠標、筆、話音輸入裝置、觸摸輸入裝置等)或其它外圍裝置(例如，打印機、掃描儀等)這樣的外部裝置進行通信。示例性能夠通信接口 680包括網絡控制器681，其可以被配置為促進通過一個或更多個通信端口 682經由網絡通信與一個或更多個其它計算裝置683進行的通信。通信連接是通信介質的一種示例。通信介質通常可以通過經調制的數據信號(例如，載波或其它傳輸機制)的形式的計算機可讀指令、數據結構、程序模塊或其它數據來實現，并且可以包括任何信息傳輸介質。“經調制的數據信號”可以是這樣的信號:即，其一個或更多個特征被改變從而對信號中的信息進行編碼。通過示例(但不進行限制)，通信介質可以包括例如有線網絡或直接有線連接的有線介質以及例如聲學介質、射頻(RF)介質、紅外介質和其它無線介質這樣的無線介質。本文所使用的術語計算機可讀介質可以包括存儲介質和通信介質兩者。
[0054]計算裝置600可以實現為小型便攜式(或移動)電子裝置(例如蜂窩電話、個人數字助理(PDA)、個人媒體播放裝置、無線網絡監視裝置、個人耳機裝置、專用裝置或者包括任何上述功能的混合裝置)的一部分。計算裝置600也可以實現為包括膝上型計算機和非膝上型計算機配置兩者的個人計算機。此外，計算機裝置600也可以被實現為無線基站或其它無線系統或裝置的一部分。
[0055]如所討論的，本文所討論的具有類似電容特性的能量存儲裝置可以提供相對高的電容、能量存儲和功率存儲。在一些示例中，可以通過在石墨烯電極處沉積化學實體來提供贗電容。在一種示例中，沉積可以包括來自四氯鈀酸鈉(II) (Na2PdCl4)溶液的鈀的電沉積。利用該例示性目的的示例，下面可以確定電沉積材料的每表面面積的電容。
[0056]在石墨烯上的鈀的表面沉積可以伴隨有導致贗電容的電荷轉移。與朗繆爾等溫線(Langmuir isotherm)類似，電容可以線性地變化并且與表面覆蓋對所施加的電極電壓的導數成比例。線性因子可以是所通過的總電荷。可以定義下面的關系(等式I至等式5)。
【權利要求】
1.一種具有類似電容特性的能量存儲裝置，該能量存儲裝置包括: 第一電極，所述第一電極包括石墨烯； 一個或更多個電解質，所述一個或更多個電解質布置為與所述第一電極相接觸；以及 第二電極，所述第二電極布置為與所述一個或更多個電解質相接觸， 其中，所述能量存儲裝置被配置為至少部分地基于化學實體的表層沉積來提供贗電容，所述表層沉積伴隨有所述第一電極處的電荷轉移。
2.根據權利要求1所述的能量存儲裝置，其中，所述表層沉積包括電沉積。
3.根據權利要求2所述的能量存儲裝置，其中，所述電沉積產生所述化學實體的單層覆蓋或部分單層覆蓋中的至少之一。
4.根據權利要求2所述的能量存儲裝置，其中，所述化學實體包括貴金屬。
5.根據權利要求4所述的能量存儲裝置，其中，所述貴金屬包括鈀。
6.根據權利要求5所述的能量存儲裝置，其中，所述第二電極包括鉬。
7.根據權利要求6所述的能量存儲裝置，其中，所述一個或更多個電解質包括四氯鈀酸鈉(II) (Na2PdCl4)的乙醇溶液的一種電解質。
8.根據權利要求7所述的能量存儲裝置，其中，所述溶液還包括高氯酸鋰(LiClO4)15
9.根據權利要求1所述的能量存儲裝置，所述能量存儲裝置還包括: 隔尚部，所述隔尚部具有第一面和第二面， 其中，所述一個或更多個電解質的第一電解質被布置為與所述隔離部的所述第一面相接觸，并且所述一個或更多個電解質的第二電解質被布置為與所述隔離部的所述第二面相接觸，并且 其中，所述第一電解質被布置為與所述第一電極相接觸，并且所述第二電解質被布置為與所述第二電極相接觸。
10.根據權利要求9所述的能量存儲裝置，其中，所述第一電解質和所述第二電解質包括不同的電解質。
11.根據權利要求9所述的能量存儲裝置，其中，所述隔離部還包括紙質材料或能滲透離子的聚合物膜材料中的至少一種。
12.根據權利要求1所述的能量存儲裝置，其中，所述石墨烯包括石墨烯紙、石墨烯片材、壓緊的石墨烯、擴展石墨烯的聚合體、改良的石墨烯或提純的石墨烯中的至少一種。
13.根據權利要求1所述的能量存儲裝置，其中，所述能量存儲裝置包括超級電容器。
14.一種用于形成具有類似電容特性的能量存儲裝置的方法，所述方法包括以下步驟: 接收第一電極、第二電極、第一電解質、第二電解質、具有第一面和第二面的隔離部以及封裝組件，所述第一電極包括石墨烯； 將所述第一電極布置為與所述第一電解質相接觸； 將所述第一電解質布置為與所述隔離部的所述第一面相接觸； 將所述第二電解質布置為與所述隔離部的所述第二面相接觸； 將所述第二電極布置為與所述第二電解質相接觸；以及 將所述封裝組件布置為封裝所述第一電極、所述第二電極、所述第一電解質、所述第二電解質和所述隔離部以形成所述能量存儲裝置，其中，所述能量存儲裝置被配置為至少部分地基于在所述第一電解質中的化學實體的表層沉積來提供贗電容，所述表層沉積伴隨有所述第一電極處的電荷轉移。
15.根據權利要求14所述的方法，其中，所述化學實體包括貴金屬。
16.根據權利要求15所述的方法，其中，所述貴金屬包括鈀。
17.根據權利要求16所述的方法，其中，所述第二電極包括鉬。
18.根據權利要求17所述的方法，其中，所述第一電解質包括四氯鈀酸鈉(II)(Na2PdCl4)的乙醇溶液。
19.根據權利要求18所述的方法，其中，所述第一電解質還包括高氯酸鋰(LiClO4)15
20.根據權利要求14所述的方法，其中，所述第一電解質和所述第二電解質包括不同的電解質溶液。
21.根據權利要求14所述的方法，其中，所述隔離部還包括紙質材料或能滲透離子的聚合物膜材料中的至少一種。
22.根據權利要求14所述的方法，其中，所述石墨烯包括石墨烯紙、石墨烯片材、壓緊的石墨烯、擴展石墨烯的聚合體、改良的石墨烯或提純的石墨烯中的至少一種。
23.一種用于提供贗電容的方法，所述方法包括以下步驟: 使電解質和包括石墨烯的第一電極接觸； 使第二電極和所述電解質接觸；以及` 在所述第一電極處提供化學實體的表層沉積，其中，所述表層沉積伴隨有所述第一電極處的電荷轉移，所述電荷轉移在所述第一電極和所述第二電極之間提供贗電容。
24.根據權利要求23所述的方法，其中，所述石墨烯包括石墨烯紙、石墨烯片材、壓緊的石墨烯、擴展石墨烯的聚合體、改良的石墨烯或提純的石墨烯中的至少一種。
25.根據權利要求23所述的方法，其中，所述表層沉積包括電沉積。
26.根據權利要求25所述的方法，其中，所述電沉積產生所述化學實體的單層覆蓋或部分單層覆蓋中的至少之一。
27.根據權利要求23所述的方法，其中，所述化學實體包括貴金屬。
28.根據權利要求27所述的方法，其中，所述貴金屬包括鈀。
29.根據權利要求28所述的方法，其中，所述電解質包括四氯鈀酸鈉(II)(Na2PdCl4)的乙醇溶液。
30.根據權利要求29所述的方法，其中，所述電解質還包括高氯酸鋰(LiClO4)15
31.根據權利要求30所述的方法，其中，所述第二電極包括鉬。
32.—種存儲有多條指令的機器可讀的永久性介質，當執行所述多條指令時，使得所述機器通過以下步驟產生具有類似電容特性的能量存儲裝置: 接收第一電極、第二電極、第一電解質、第二電解質、具有第一面和第二面的隔離部以及封裝組件，所述第一電極包括石墨烯； 將所述第一電極布置為與所述第一電解質相接觸； 將所述第一電解質布置為與所述隔離部的所述第一面相接觸； 將所述第二電解質布置為與所述隔離部的所述第二面相接觸； 將所述第二電極布置為與所述第二電解質相接觸；以及 將所述封裝組件布置為封裝所述第一電極、所述第二電極、所述第一電解質、所述第二電解質和所述隔離部以形成所述能量存儲裝置， 其中，所述能量存儲裝置被配置為至少部分地基于在所述第一電解質中的化學實體的表層沉積來提供贗電容，所述表層沉積伴隨有所述第一電極處的電荷轉移。
33.一種裝置，所述裝置包括: 存儲有多條指令的機器可讀介質，當執行所述多條指令時，使得所述裝置通過以下步驟產生具有類似電容特性的能量存儲裝置: 接收第一電極、第二電極、第一電解質、第二電解質、具有第一面和第二面的隔離部以及封裝組件，所述第一電極包括石墨烯； 將所述第一電極布置為與所述第一電解質相接觸； 將所述第一電解質布置為與所述隔離部的所述第一面相接觸； 將所述第二電解質布置為與所述隔離部的所述第二面相接觸； 將所述第二電極布置為與所述第二電解質相接觸；以及 將所述封裝組件布置為封裝所述第一電極、所述第二電極、所述第一電解質、所述第二電解質和所述隔離部以形成所述能量存儲裝置， 其中，所述能量存儲裝置被配置為至少部分地基于在所述第一電解質中的化學實體的表層沉積來提供贗電容，所述表層沉積伴隨有所述第一電極處的電荷轉移；以及處理器，所述處理器連接至所述機器可讀介質以執行所述多條指令。
34.一種存儲有多條指令的機器可讀的永久性介質，當執行所述多條指令時，使得所述機器通過以下步驟提供贗電容: 使電解質和包括石墨烯的第一電極接觸； 使第二電極和所述電解質接觸；以及 在所述第一電極處提供化學實體的表層沉積，其中，所述表層沉積伴隨有所述第一電極處的電荷轉移，所述電荷轉移在所述第一電極和所述第二電極之間提供贗電容。
35.一種裝置，所述裝置包括: 存儲有多條指令的機器可讀介質，當執行所述多條指令時，使得所述裝置通過以下步驟提供贗電容: 使電解質和包括石墨烯的第一電極接觸； 使第二電極和所述電解質接觸；以及 在所述第一電極處提供化學實體的表層沉積，其中，所述表層沉積伴隨有所述第一電極處的電荷轉移，所述電荷轉移在所述第一電極和所述第二電極之間提供贗電容；以及處理器，所述處理器連接至所述機器可讀介質以執行所述多條指令。
【文檔編號】H01G9/00GK103503095SQ201180070596
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2011年5月17日 優先權日:2011年5月17日
【發明者】S-W·陳, C·羅斯福斯 申請人:英派爾科技開發有限公司