[發(fā)明專利]一種集儲能-結(jié)構(gòu)一體化的多功能儲能裝置及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310225680.2
• 申請日: 2013-06-07
• 公開（公告）號: CN103337379A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李素敏;趙玉濤;張釗;劉方方;顧巖巖
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號: H01G11/48
• 分類號: H01G11/48;H01G11/52;H01G11/56;H01G11/84;H01G11/86
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

1.一種集儲能-結(jié)構(gòu)一體化的多功能儲能裝置，包括電極、電解質(zhì)、隔膜，其特征在于：采用經(jīng)過活化處理的聚丙烯腈基碳纖維布制作電極材料，以環(huán)氧樹脂、電解質(zhì)鹽、增塑劑組成環(huán)氧樹脂基凝膠聚合物電解質(zhì)體系；

所述的經(jīng)過活化處理的聚丙烯腈基碳纖維布為經(jīng)過KClO₃與H₂SO₄混合溶液處理后再經(jīng)過空氣氧化處理的碳纖維布，具體處理步驟如下：

（1）碳纖維布除膠處理

以丙酮和乙醇按其體積比為1：2為溶劑，將聚丙烯腈基碳纖維布浸泡24h，然后用去離子水洗凈，80℃干燥12h；

（2）碳纖維布液相氧化

將步驟1處理過的聚丙烯腈基碳纖維布用去離子水超聲清洗30min，浸入體積比為1:1的KClO₃與H₂SO₄的混合溶液中，KClO₃的質(zhì)量百分濃度為5~15%，H₂SO₄的質(zhì)量百分濃度為20~40%，碳纖維布與KClO₃與H₂SO₄的混合溶液的質(zhì)量比為1：80，攪拌，加熱，60～100℃對碳纖維布處理1～3h；將氧化處理后的碳纖維布取出用去離子水洗至中性，放入鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)80℃干燥12h；

（3）碳纖維布?xì)庀嘌趸?/p>

將步驟2處理過的聚丙烯腈基碳纖維布放入高溫爐，以5℃/min升溫速率升溫至300～600℃，保溫0.5～2h，隨爐降溫冷卻。

2.如權(quán)利要求1所述的一種集儲能-結(jié)構(gòu)一體化的多功能儲能裝置，其特征在于：所述的環(huán)氧樹脂為雙酚A型環(huán)氧樹脂經(jīng)胺類固化劑交聯(lián)固化而成。

3.如權(quán)利要求1所述的一種集儲能-結(jié)構(gòu)一體化的多功能儲能裝置，其特征在于：所述的隔膜為玻璃纖維布。

4.如權(quán)利要求1所述的一種集儲能-結(jié)構(gòu)一體化的多功能儲能裝置，其特征在于：所述的電解質(zhì)鹽為鋰鹽或銨鹽；鋰鹽為高氯酸鋰（LiClO₄）、四氟硼酸鋰（LiBF₄）或六氟磷酸鋰（LiPF₆）；銨鹽為四乙基四氟硼酸銨（C₂H₅）₄NBF₄、甲基三乙基四氟硼酸銨CH₃（C₂H₅）₃NBF₄或四丁基六氟磷酸胺（TBAPF₆）。

5.如權(quán)利要求1所述的一種集儲能-結(jié)構(gòu)一體化的多功能儲能裝置，其特征在于：所述的增塑劑為碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯或其混合物。

6.如權(quán)利要求1所述的一種集儲能-結(jié)構(gòu)一體化的多功能儲能裝置的制備方法，其特征在于包括如下步驟：?

（1）電極與隔膜制備

將活化處理過的聚丙烯腈基碳纖維布按要求裁剪成方形電極片，將玻璃纖維布按要求裁剪成方形隔膜，將電極片及隔膜于70℃真空干燥8小時，待用；

（2）凝膠電解質(zhì)配制

將雙酚A型環(huán)氧樹脂溶于增塑劑中，再加入電解質(zhì)鹽，配制成電解液，向電解液中加入胺類固化劑，50～120℃加熱0.5～2?h，得到環(huán)氧樹脂基凝膠聚合物電解質(zhì)，各成分重量百分比為：雙酚A型環(huán)氧樹脂45~72%，增塑劑20~45%，電解質(zhì)鹽4~10%，胺類固化劑4~15%；

（3）組裝電容器及固化成型

將凝膠電解質(zhì)涂覆在正負(fù)電極接觸隔膜的一面，將正極、隔膜、負(fù)極依次疊加成“三明治”結(jié)構(gòu)，在真空環(huán)境下采用模壓成型工藝固化成型，溫度為50～110℃，壓力為5MPa，時間為8～24?h，得到結(jié)構(gòu)電容器。