[發明專利]一種高功率的長線性超級電容器及其制備方法

有效

• 申請號: 201611118501.5
• 申請日: 2016-12-08
• 公開（公告）號: CN107068412B
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發明（設計）人: 丁建寧;周小雙;袁寧一;徐江
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: H01G11/26
• 分類號: H01G11/26;H01G11/30;H01G11/32;H01G11/36;H01G11/56;H01G11/84
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種高功率的長線性超級電容器，包括導電基底、活性物質和凝膠電解液，所述活性物質滴涂在所述導電基底上，所述活性物質上覆設有碳納米管薄膜，所述碳納米管薄膜上涂敷有凝膠電解液，所述導電基底為順排碳納米管薄膜/銀納米線/順排碳膜的三明治結構，所述活性物質為GO/MCNTs復合物，所述凝膠電解液為PVA/H3PO₄電解液，所述長線性超級電容器的制備方法為：利用三明治結構，即順排碳膜/銀納米線/順排碳膜，再在其上沉積活性材料，加捻形成線性電極，最后利用相同兩個線性電極加捻制備長線性超級電容器。其效率高，穩定性好，有利于實現工業化大生產，提高了長線性超容的軸向導電性，從而提高長線性超容的功率特性。

技術領域

本發明涉及一種高功率的長線性超級電容器及其制備方法。

背景技術

隨著輕質、柔性、可穿戴電子設備的快速發展，為其提供能源的儲能系統也需要向柔性和高效方向發展。其中，線性柔性超級電容器由于具有高的功率密度、快的充放電速率、較好的柔性和可編織性、質輕、成本低及環境友好等優點而被認為是最有前途的候選者之一。纖維均可通過編織、打結、縫紉等手段加工成二維甚至三維的柔性輕質材料，廣泛應用于日常生活、交通運輸、工業生產、航空航天和國防安全等領域。碳材料(如活性炭、碳納米管、石墨烯等)具有優良的導電性、較高的比表面積、良好的耐腐蝕性和較低的密度，在常規超級電容器的發展過程中起到了不可替代的作用，柔性超級電容器的快速發展也得益于碳材料研究的不斷進步。因此，基于碳基纖維的超級電容器得到了越來越多的關注。當前，碳納米管纖維由于其獨特的一維納米結構帶來的高比表面積和優異的電學、力學和熱學性質，取向碳納米管纖維被認為是極具潛力的纖維狀電極材料。純碳納米管纖維液態電解液中測試電容值可達100F·g^-1，組裝成固態電容器后電容值可達7F·g^-1。此外，通過在碳納米管中引入過渡金屬氧化物、導電高分子、其他碳納米材料等制備復合纖維后性能進一步提高，由此纖維制備的超級電容器，具有高達 300 F·g^-1或300m·Fcm^-1的比電容。然而，在通往可穿戴電子設備實際應用的道路上，高性能纖維狀超級電容器的發展還面臨著諸多的挑戰?；谔技{米管的長線性超級電容器功率特性差是亟需解決的一個問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：克服長線性超級電容器功率特性差等方面技術問題。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是首先提供一種高功率的長線性超級電容器，包括導電基底、活性物質和凝膠電解液，所述活性物質滴涂在所述導電基底上，所述活性物質上覆設有碳納米管薄膜，所述碳納米管薄膜上涂敷有凝膠電解液，所述導電基底為順排碳納米管薄膜/銀納米線/順排碳膜的三明治結構，所述活性物質為GO/MCNTs復合物，所述凝膠電解液為PVA/H₃PO₄電解液。

其次，提供一種高功率的長線性超級電容器的制備方法，包括：

（1）對玻璃片超聲清洗后，用氮氣吹干；

（2）從碳納米管氣凝膠片上拉出順排碳納米管薄膜，將所述順排碳納米管薄膜附一層在所述玻璃片上，然后在所述順排碳納米管薄膜上滴涂一層銀納米線，等所述銀納米線干燥后再附上一層順排碳納米管薄膜，形成三明治結構的導電基底；

（3）采用滴涂法將配制好的GO/MCNTs混合液滴在所述導電基底上，然后在常溫下鼓風烘干，形成具有活性層的導電基底，在所述活性層上包覆一層順排碳納米管膜，形成全部包覆好的薄膜；

（4）將所述薄膜用N,N-二甲基甲酰胺溶劑潤濕，使用電機從所述薄膜的端部加捻成絲；

（5）將加捻完成的絲放入水合肼溶液中，在80℃烘箱中密封還原6小時后取出，用去離子水浸泡沖洗，真空干燥2小時，形成干燥的絲線；