[發(fā)明專利]一種柔性電極、其制備方法及超級電容器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710361706.4
• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN107104004A
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉云鵬;李雪;李樂;齊小涵;韓穎慧;宋利黎;李玉娟
• 申請（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)（保定）
• 主分類號: H01G11/28
• 分類號: H01G11/28;H01G11/46;H01G11/68;H01G11/86;H01G11/84
• 代理公司: 北京科億知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11350
• 代理人: 湯東鳳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于超級電容器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種柔性電極、其制備方法及超級電容器。

背景技術(shù)

近些年來，便攜式電子電器產(chǎn)品以及電動汽車的迅速發(fā)展，都極大地促進了新電源技術(shù)的發(fā)展。超級電容器是一種新型電能存儲器件，相對于傳統(tǒng)的平行板電容器，它具有更高的能量密度；相對于鋰離子電池，它具有更高的功率密度及更好的循環(huán)穩(wěn)定性。它所具有的高能量密度優(yōu)勢，使其可應(yīng)用于大功率、高能量的電源，如應(yīng)急電源、穩(wěn)壓電源等。

如今，超級電容器也正向柔性化方向發(fā)展，其柔性的主要工藝是利用自支撐的碳基材料作為電容收集器的主要材料。目前的柔性超級電容器主要由以下3部分組成：柔性外包裝、正負(fù)電極、電解液(液態(tài)或固態(tài))。電極作為其中最關(guān)鍵部件，常為自支撐的碳基材料，它們既是電極的一部分，又充當(dāng)著電流收集極的角色。然而，現(xiàn)在柔性電容器電極材料一般選擇的材料為石墨烯，雖然具有一系列優(yōu)越的物理化學(xué)性能，易于制備柔性材料。但是采用石墨烯作為柔性超級電容器電極材料仍然存在著不足，例如比電容較小，循環(huán)壽命較短。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種柔性電極、其制備方法及超級電容器，本發(fā)明提供的超級電容器具有較大的比電容、較長的循環(huán)壽命。

本發(fā)明提供了一種柔性電極，包括柔性集流體和水熱法生長在所述柔性集流體上的納米NiO/Co₃O₄；

所述柔性集流體選自碳納米管紙或ITO導(dǎo)電玻璃。

本發(fā)明采用水熱法在柔性集流體上生長納米NiO/Co₃O₄，促進了電極材料與電解質(zhì)的接觸面積，能夠提高其電化學(xué)性質(zhì)。

本發(fā)明提供了一種柔性電極的制備方法，包括：

乙酸鈷、硫酸鎳、NaOH和柔性集流體在水中進行水熱反應(yīng)，得到柔性電極；

所述柔性集流體選自碳納米管紙或ITO導(dǎo)電玻璃。

在一個實施例中，所述水熱反應(yīng)的溫度為80～120℃，時間為12～36h。

在一個實施例中，所述乙酸鈷、硫酸鎳、NaOH和水的質(zhì)量體積比為0.782～1.683g：0.782～1.683g：0.562～1.421g：30～50mL。

在一個實施例中，所述乙酸鈷和硫酸鎳的質(zhì)量比為1:1。

本發(fā)明還提供了一種超級電容器，包括：第一柔性電極和第二柔性電極，以及設(shè)置在所述第一柔性電極和第二柔性電極之間的固態(tài)電解質(zhì)；

所述第一柔性電極包括柔性集流體和水熱法生長在所述柔性集流體上的納米NiO/Co₃O₄；

所述第二柔性電極包括柔性集流體和水熱法生長在所述柔性集流體上的納米NiO/Co₃O₄；

所述柔性集流體選自碳納米管紙或ITO導(dǎo)電玻璃。

在一個實施例中，所述固態(tài)電解質(zhì)由磷酸和聚乙烯醇配制得到。

在一個實施例中，所述聚乙烯醇和磷酸的質(zhì)量比為1:1～1:3。

本發(fā)明還提供了一種超級電容器的制備方法，包括：

乙酸鈷、硫酸鎳、NaOH和柔性集流體在水中進行水熱反應(yīng)，得到柔性電極，所述柔性集流體選自碳納米管紙或ITO導(dǎo)電玻璃；

將磷酸溶解在水中，攪拌均勻后加入聚乙烯醇，水浴80℃下攪拌，冷卻后，得到聚乙烯醇/磷酸電解質(zhì)；

將所述聚乙烯醇/磷酸電解質(zhì)涂覆分別涂覆在兩片柔性電極上，電解質(zhì)半干時將涂覆有電解質(zhì)的兩片柔性電極面對面貼緊，并使正負(fù)極各留出一部分；

在正負(fù)極所留出的部分焊接正負(fù)極金屬銅電極，得到超級電容器。

本發(fā)明提供的超級電容器的一個典型制備工藝如下：

(1)洗滌柔性集流體，干燥后備用；

(2)將0.782～1.683.g乙酸鈷和同質(zhì)量的硫酸鎳溶解于30～50ml去離子水中，攪拌0.5～1h后，加入0.562～1.421gNaOH粉末，重復(fù)攪拌0.5～1h后，倒入水熱反應(yīng)釜中，并加入經(jīng)步驟(1)處理后的柔性集流體，在一定溫度下，反應(yīng)一段時間。待反應(yīng)完成后，取出柔性集流體，干燥后備用；

(3)制作固態(tài)電解質(zhì)：首先，將6～12g磷酸溶解在40～70ml蒸餾水中，并攪拌均勻，配置成磷酸電解液，然后，加入2～12g的聚乙烯醇后，在水浴80℃下攪拌，待該電解液冷卻后，即可得聚乙烯醇/磷酸電解質(zhì)；

(4)將步驟(3)所制備的固態(tài)電解液均勻涂覆在步驟(2)制備的電極片上；