[發明專利]柔性超級電容器及其制備方法

在審

• 申請號: 201611260041.X
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN106653391A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 易國斌;馬原原;羅洪盛;俎喜紅;秦佩
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: H01G11/36
• 分類號: H01G11/36;H01G11/46;H01G11/26;H01G11/56;H01G11/86;H01G13/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 趙青朵

技術領域

本發明涉及新能源技術領域，尤其是涉及一種柔性超級電容器及其制備方法。

背景技術

太陽能電池、超級電容器等形狀可控、可裁剪儲能元件一般由柔性電極和凝膠電解質通過特定的方式組裝而成，在拉伸，彎曲，折疊，裁剪等狀態下仍保持優異的電化學性能。而成為新能源領域研究的熱點。

現有技術yang cheng公開了超級電容器，由可裁剪的乙烯、醋酸乙烯共聚物為基底，石墨烯作為電極材料，聚乙烯醇/硫酸鈉作為凝膠電解質組裝而成。但其公開的超級電容器形狀不可控。

發明內容

有鑒于此，本發明要解決的技術問題在于提供一種柔性超級電容器，本發明提供的柔性超級電容器可裁剪并且形狀可控。

本發明提供了一種柔性超級電容器，包括：

第一電極層、第二電極層和設置于所述第一電極層和第二電極層之間的膠體電解質層；

所述第一電極層由碳納米管和二氧化錳的復合膜層和復合于所述復合膜層上的聚氨酯膜層形成；

所述第二電極層由碳納米管和二氧化錳復合膜層和復合于所述復合膜層上的聚氨酯膜層形成；

所述膠體電解質層由聚乙烯醇和無機酸形成；

所述碳納米管和二氧化錳復合膜層與膠體電解質層相接觸。

優選的，所述碳納米管和二氧化錳的摩爾比為(1～3)：(1～2)。

優選的，所述聚乙烯醇和無機酸的質量比為(1～10)：(1～10)。

優選的，所述碳納米管和二氧化錳的總質量與聚氨酯的質量比為(30～50)：(100～150)。

優選的，所述無機酸選自硫酸、磷酸和鹽酸中的一種或幾種。

本發明提供了一種如上述技術方案所述的超級電容器的制備方法，包括：

將第一電極層、膠體電解質層和第二電極層壓制，得到超級電容器；

所述第一電極層或第二電極層由如下方法制備：

由碳納米管和二氧化錳的復合材料制備碳納米管和二氧化錳的復合膜層；

將聚氨酯涂覆在所述碳納米管和二氧化錳的復合膜層上。

優選的，所述碳納米管和二氧化錳復合材料由如下方法制備：

碳納米管預處理后與高錳酸鉀在酸性條件下混合，超聲處理，微波條件下反應，得到碳納米管和二氧化錳復合材料。

優選的，所述微波的功率為600～800w；所述酸性條件的pH值為0.1～5；所述超聲的功率為1～100KHz；時間為0.1～10h。

優選的，所述壓制壓力為0.1～10Mpa；所述加壓時間為1～60min。

優選的，所述聚氨酯涂覆在所述碳納米管和二氧化錳復合膜層上具體為：

將聚氨酯溶解在溶劑中，加熱攪拌，涂覆在碳納米管和二氧化錳復合膜層上；所述加熱溫度為10～150℃；所述攪拌時間為0.1～10h；所述涂覆為滴涂或懸涂。

與現有技術相比，本發明提供了一種柔性超級電容器，包括：第一電極層、第二電極層和設置于所述第一電極層和第二電極層之間的膠體電解質層；所述第一電極層由碳納米管和二氧化錳的復合膜層和復合于所述復合膜層上的聚氨酯膜層形成；所述第二電極層由碳納米管和二氧化錳復合膜層和復合于所述復合膜層上的聚氨酯膜層形成；所述膠體電解質層由聚乙烯醇和無機酸形成；所述碳納米管和二氧化錳復合膜層與膠體電解質層相接觸。本發明提供的柔性超級電容器由電極層和電解質層層狀結構組成；同時，電極層由碳納米管和二氧化錳的復合膜層和復合于所述復合膜層上的聚氨酯膜層形成，正是由于上述碳納米管、二氧化錳和聚氨酯組分以及上述結構，使得本發明制備得到的柔性超級電容器在外力和高于轉變溫度的條件下可以折疊或扭曲到任意形狀，并且在撤出外力和溫度保持該形狀；當溫度再次達到轉變溫度時，改超級電容器能夠恢復到最初形狀，并且在裁剪前后其面積比電容能夠保持不變。

附圖說明

圖1為本發明實施例1制備得到的功能化碳納米管的SEM圖；

圖2為本發明實施例1制備的二氧化錳/碳納米管復合材料的SEM圖；

圖3為本發明實施例1制備的二氧化錳/碳納米管/形狀記憶聚氨酯復合薄膜的掃電鏡圖；

圖4為本發明實施例1制備的二氧化錳/碳納米管/形狀記憶聚氨酯復合薄膜的截面掃描電鏡圖；

圖5為本發明實施例1制備的超級電容器在不同彎曲角度下的循環伏安曲線圖；

圖6為本發明實施例1制備的組裝超級電容器在折疊、定型、形狀恢復前后的循環伏安曲線圖；

圖7為本發明實施例1制備的超級電容器裁剪后循環伏安曲線圖。