[發明專利]三元復合柔性電極、柔性超級電容器及它們的制備方法和裝置

在審

• 申請號: 201710137159.1
• 申請日: 2017-03-09
• 公開（公告）號: CN108573817A
• 公開（公告）日: 2018-09-25
• 發明（設計）人: 張立;陸思;王儒濤;張亞斌;王世杰
• 申請（專利權）人: 香港中文大學
• 主分類號: H01G11/86
• 分類號: H01G11/86;H01G11/32;H01G11/46;H01G11/48;H01G11/36
• 代理公司: 北京英賽嘉華知識產權代理有限責任公司 11204
• 代理人: 王達佐;洪欣

1.三元復合柔性電極，其包含：

柔性基底，以及

所述基底上的碳材料/導電聚合物/金屬氧化物或氫氧化物三元復合電極材料；

其中所述導電聚合物、金屬氧化物和金屬氫氧化物均具有贗電容特性。

2.如權利要求1所述的三元復合柔性電極，其中所述柔性基底的兩個表面上均具有碳材料/導電聚合物/金屬氧化物或氫氧化物三元復合電極材料。

3.如權利要求1或2所述的三元復合柔性電極，其中所述三元復合為涂布碳材料、電沉積導電聚合物以及電沉積金屬氧化物或氫氧化物從而分層制備多層復合材料薄膜。

4.制備三元復合柔性電極的方法，所述方法為：

使用碳材料給體在柔性基底上進行涂布，得到一元碳材料柔性電極；

在所述一元碳材料柔性電極表面電沉積導電聚合物，得到碳材料/導電聚合物二元復合柔性電極；

在所述二元復合柔性電極上電沉積金屬氧化物或氫氧化物，得到碳材料/導電聚合物/金屬氧化物或氫氧化物三元復合柔性電極；以及

任選地，清洗制得的碳材料/導電聚合物/金屬氧化物或氫氧化物三元復合柔性電極；

其中所述導電聚合物、金屬氧化物和金屬氫氧化物均具有贗電容特性。

5.如權利要求4所述的方法，其中在所述柔性基底的兩個表面上均進行碳材料的涂布、導電聚合物的電沉積及金屬氧化物或氫氧化物的電沉積。

6.如權利要求4所述的方法，其中所述方法為連續式的制備方法，其進一步包括：在所述碳材料涂布完成后，傳送所述一元碳材料柔性電極至導電聚合物電沉積裝置；以及在所述導電聚合物的電沉積完成后，連續傳送所述二元復合柔性電極至金屬氧化物或氫氧化物電沉積裝置。

7.柔性超級電容器，其包含如權利要求1-3中任一項所述的三元復合柔性電極或根據權利要求4-6中任一項所述的方法制得的三元復合柔性電極。

8.制備柔性超級電容器的方法，所述方法包括：

使用碳材料給體在作為隔膜的柔性基底上進行雙面涂布，得到一元碳材料柔性電極；

在所述一元碳材料柔性電極雙面上電沉積導電聚合物，得到碳材料/導電聚合物二元復合柔性電極；

在所述二元復合柔性電極雙面上電沉積金屬氧化物或氫氧化物，以在柔性基底的正反兩個表面上分別形成碳材料/導電聚合物/金屬氧化物或氫氧化物三元復合正極以及碳材料/導電聚合物/金屬氧化物或氫氧化物三元復合負極，得到柔性超級電容器；以及

任選地，清洗并收集制得的柔性超級電容器；

其中所述導電聚合物、金屬氧化物和金屬氫氧化物均具有贗電容特性。

9.如權利要求8所述的方法，其中所述方法為連續式的制備方法，其進一步包括：在所述碳材料涂布完成后，傳送所述一元碳材料柔性電極至導電聚合物電沉積裝置；以及在所述導電聚合物的沉積完成后，連續傳送所述二元復合柔性電極至金屬氧化物或氫氧化物電沉積裝置。

10.如權利要求4-6、8-9中任一項所述的方法，所述方法基于卷對卷制程技術。

11.如權利要求4-6、8-9中任一項所述的方法，其中所述碳材料給體為碳材料印刷裝置或裝載有包含至少一種碳材料的漿料的噴射裝置；其中所述碳材料印刷裝置優選為炭筆，并且所述炭筆優選為硬度為8B至12B且含有石墨成分的炭筆；噴射裝置優選為噴頭、噴嘴或注射器。

12.如權利要求1或2所述的三元復合柔性電極、如權利要求7所述的柔性超級電容器或者如權利要求4-6、8-9中任一項所述的方法，其中所述柔性基底包括超級電容器隔膜、纖維素紙、書寫用紙、濾紙、織物或聚合物薄膜，并且所述柔性基底優選為超級電容器隔膜。