[發明專利]一種基于T-碳/金屬氧化物的碳纖維柔性儲能纖維及其制備方法

在審

• 申請號: 201711304729.8
• 申請日: 2017-12-11
• 公開（公告）號: CN108130719A
• 公開（公告）日: 2018-06-08
• 發明（設計）人: 陳東進
• 申請（專利權）人: 東莞市聯洲知識產權運營管理有限公司
• 主分類號: D06M11/74
• 分類號: D06M11/74;D06M11/48;D06M11/46;D06M11/44;D06M10/02;D06M15/256;D06M15/263;D02G3/02;D06M101/40
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 連平

本發明提供一種基于T?碳/金屬氧化物的碳纖維柔性儲能纖維及其制備方法，基于T?碳/金屬氧化物的碳纖維柔性儲能纖維由3?5根表面含有凝膠狀電解質的T?碳/金屬氧化物改性碳纖維復合紗卷繞而成，具體制備方法為：將碳纖維表面經過硫酸銨和硫酸的混合溶液粗化處理后，經金屬鹽溶液處理，得到表面負載金屬鹽的碳纖維；再表面滴加液體碳源，置于真空反應釜中，抽真空至負壓，加熱反應，得到T?碳/金屬氧化物改性的碳纖維；將T?碳/金屬氧化物改性的碳纖維置于低溫空氣等離子體儀器中處理后，立即浸漬于PVDF/PMMA/PVDF凝膠聚合物電解質，取出，將3?5根處理后的碳纖維纏繞，并裝進熱縮管中，得到基于T?碳/金屬氧化物的碳纖維柔性儲能纖維。

技術領域

本發明屬于紡織材料技術領域，具體涉及一種基于T-碳/金屬氧化物的碳纖維柔性儲能纖維的制備方法。

背景技術

碳是一種非金屬元素，在元素周期表中處于第二周期IVA族，是第六號元素，原子核最外層有4個電子，可以形成共價鍵。在地球上，碳元素是一種非常重要的元素，是組成有機化合物的基本元素，碳元素之間有形成sp、sp2和 sp3雜化鍵的能力，它可以形成多種多樣的碳的同素異形體，這些碳的同素異形體在人們生產生活和科研工作中發揮著重大作用。單質碳材料的種類很多，既可有世界最軟的礦物質石墨和自然界中最堅硬的物質金剛石，也可用于生產能源、供暖、燒烤、冶鐵等領域的木材、煤、石油、碳纖維和活性炭等無定型碳材料。近幾年研究發現了零維的球形富勒烯、一維的碳納米管以及二維的片狀石墨烯，在電子、納米技術、光學和其他材料領域很好的應用前景。

隨著石油資源的日益匱乏以及環境問題的日益嚴重，促使人們對可持續再生能源的轉換與儲存進行廣泛的研究。石墨烯、碳納米管以及導電高分子等電化學活性物質在可持續再生能源的轉換與儲存器件中得到了廣泛的應用。中國專利CN 102011284B公開的全釩液流儲能電池專用碳氈生產工藝，將聚丙烯腈纖維經梳理交叉鋪網、牽伸、針刺和燙平制成的白色平板氈在預氧爐內進行預氧化處理，再于碳化爐內進行碳化處理，該方法制備的碳纖維平板氈平整度好，用于全釩液流儲能電池中儲能性好。中國專利CN 101661839B公開的金屬纖維- 納米碳纖維-碳氣凝膠復合材料和制備方法及用途，將薄層大面積燒結金屬纖維網絡結構材料在惰性氣氛下升溫至600-800℃，通過氫氣和碳源，在金屬纖維自身的催化作用下生成金屬纖維-納米碳纖維復合材料，然后等體積浸入含苯酚- 甲醛或者對苯二胺-苯均四酸二酐的混合溶液或者含酚醛樹脂-P123高分子共聚物-原硅酸乙酯的溶膠中，經充分縮合后，在惰性氣氛中高溫炭化，得到金屬纖維-納米碳纖維-碳氣凝膠復合材料。由上述現有技術中可知，碳材料本身或者與其他材料復合用于儲能領域中，但是石墨烯、碳納米管、碳纖維以及導電高分子的電化學性能在可穿戴超級電容中卻難以被充分利用。

T-碳是一種蓬松的碳材料，具有新型三維立方晶體結構，內部有很大的利用空間，在光催化、吸附、儲能等領域具有廣泛的應用前景，本發明將T-碳添加到儲能纖維中，促進智能紡織品的發展。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種基于T-碳/金屬氧化物的碳纖維柔性儲能纖維的制備方法，本發明制備的基于T-碳/金屬氧化物的碳纖維柔性儲能纖維是由3-5根表面含有凝膠狀電解質的T-碳/金屬氧化物改性碳纖維復合紗卷繞而成，本發明制備的柔性儲能纖維，利用T-碳獨特的三維立方晶體結構，可將儲能材料牢固固定，儲能密度高，滿足智能紡織品柔性儲能纖維的需要。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案是：

一種基于T-碳/金屬氧化物的碳纖維柔性儲能纖維，所述基于T-碳/金屬氧化物的碳纖維柔性儲能纖維為表面含有凝膠狀電解質的改性碳纖維復合紗，所述改性碳纖維為T-碳/金屬氧化物改性的碳纖維，所述復合紗中改性碳纖維的根數為3-5根。

作為上述技術方案的優選，所述凝膠狀電解質為PVDF/PMMA/PVDF凝膠聚合物電解質。

本發明提供一種基于T-碳/金屬氧化物的碳纖維柔性儲能纖維的制備方法，包括以下步驟：