[發明專利]一種柔性超級電容器及其制備方法

在審

• 申請號: 201610452941.8
• 申請日: 2016-06-21
• 公開（公告）號: CN106601491A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 王中林;王杰;衣芳
• 申請（專利權）人: 北京納米能源與系統研究所
• 主分類號: H01G11/24
• 分類號: H01G11/24;H01G11/32;H01G11/52;H01G11/58;H01G11/84;H01G11/86
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司11283
• 代理人: 陸文超,肖冰濱

技術領域

本發明涉及超級電容器技術領域，尤其涉及一種柔性超級電容器及其制備方法。

背景技術

可拉伸和可穿戴電子產品飛速發展，使得人們關注和需求可拉伸供能元件。超級電容器具有高比電容、高功率密度、高循環使用壽命等優點，因而是許多電子產品系統必需的能量儲存元件。然而傳統的超級電容器一般都是基于硬質材料，不能抵抗變形以及拉伸應變。

發明內容

本發明提供一種柔性超級電容器及其制備方法，解決了超級電容器不能抵抗變形以及拉伸應變的問題。

為了實現上述目的，本發明提供一種柔性超級電容器，所述柔性超級電容器包括兩個相互面對且相互隔開的可拉伸電極，以及在所述兩個可拉伸電極之間的電解質；所述兩個可拉伸電極相對的表面涂覆電極活性材料；在所述兩個可拉伸電極之間為被所述電解質浸濕的多孔絕緣薄膜。

進一步地，所述兩個可拉伸電極為硅膠和碳黑的混合物，或者為硅膠、碳納米管和碳黑的混合物，或者為硅膠、石墨烯和碳黑的混合物。

進一步地，所述電解質為聚乙烯醇/磷酸凝膠溶液，或氯化鉀溶液。

進一步地，所述電極活性材料為聚吡咯和碳黑的混合物，或者為碳基活性材料、導電聚合物基活性材料、和/或金屬氧化物基活性材料的混合物。

進一步地，所述多孔絕緣薄膜為聚乙烯膜，或者聚丙烯膜，或者聚偏氟 乙烯膜。

進一步地，所述多孔絕緣薄膜為褶皺狀可拉伸結構。

進一步地，所述柔性超級電容器還包括密封所述兩個可拉伸電極以及所述電解質的可拉伸絕緣薄膜。

進一步地，所述可拉伸絕緣薄膜為硅膠膜，或者聚二甲基硅氧烷膜。

本發明還提供一種柔性超級電容器的制備方法，該方法包括如下步驟：

將兩個可拉伸電極相對的表面涂覆電極活性材料，并加工干燥以去除水分；

將制作得到的兩個可拉伸電極放入電解質中充分浸潤；

將所述浸潤后的兩個可拉伸電極涂有電極活性材料的表面相對放置，在所述兩個可拉伸電極的中間夾置同樣被所述電解質潤濕過的多孔絕緣薄膜，得到柔性超級電容器。

進一步地，所述可拉伸電極為硅膠和碳黑按照質量比為12：1的比例混合固化而得，或者為硅膠、碳納米管和碳黑按照質量比為60:1:4的比例混合固化而得，或者為硅膠、石墨烯和碳黑按照質量比為60:1:4的比例混合固化而得。

進一步地，所述電極活性材料為聚吡咯和碳黑的混合物，或者為碳基活性材料、導電聚合物基活性材料、和/或金屬氧化物基活性材料的混合物。

進一步地，所述電極活性材料為聚吡咯和碳黑按照質量比為4:1的比例混合而得。

進一步地，所述多孔絕緣薄膜為聚乙烯膜，或者聚丙烯膜，或者聚偏氟乙烯膜。

進一步地，將所述柔性超級電容器用可拉伸絕緣薄膜進行密封。

進一步地，所述可拉伸絕緣薄膜為硅膠膜，或者聚二甲基硅氧烷膜。

通過本發明的上述技術方案，在兩個可拉伸電極的表面涂覆電極活性材 料，然后將所述兩個可拉伸電極在電解質中潤濕，所述兩個可拉伸電極間夾置同樣被電解質潤濕過的多孔絕緣薄膜，從而得到柔性超級電容器。本發明中的柔性超級電容器具有高度的柔性和可拉伸性，可任意變形，器件尺寸和形狀任意可調，制備方法簡便。

本發明的其它特征和優點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。

附圖說明

附圖是用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用于解釋本發明，但并不構成對本發明的限制。在附圖中：

圖1是本發明實施例提供的一種柔性超級電容器的剖面示意圖；

圖2是本發明實施例提供的一種柔性超級電容器在拉伸時的交流阻抗圖；

圖3是本發明實施例提供的一種柔性超級電容器在拉伸時的電流隨頻率的變化圖。

附圖標記說明

1 可拉伸電極2 電解質

3 電極活性材料4 多孔絕緣薄膜

5 可拉伸絕緣薄膜

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本發明，并不用于限制本發明。

如圖1所示，本發明實施例提供的一種柔性超級電容器，所述柔性超級電容器包括兩個相互面對且相互隔開的可拉伸電極1，以及在所述兩個可拉伸電極1之間的電解質2；所述兩個可拉伸電極1相對的表面涂覆電極活性材料3；在所述兩個可拉伸電極1之間為被所述電解質2浸濕的多孔絕緣薄膜4。