[發(fā)明專利]在碳布上直接生長聚苯胺納米管用于柔性高性能超級電容器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201780027316.1
• 申請日: 2017-03-29
• 公開（公告）號: CN109074967B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發(fā)明（設計）人: 理查德·B·卡內(nèi)爾;馬厄·F·埃爾-卡迪;米爾·法茲盧拉·穆薩維;馬蘇梅·哈希米;穆罕默德·S·拉赫馬尼法爾
• 申請（專利權(quán)）人: 加利福尼亞大學董事會
• 主分類號: H01G11/34
• 分類號: H01G11/34;H01G11/36;H01G11/86
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責任公司 11240
• 代理人: 張英;沈敬亭

1.一種超級電容器，其包括：

兩個或更多個電極，其中至少一個電極是官能化碳電極，所述官能化碳電極包括碳基底和設置于所述碳基底上的導電聚合物，所述導電聚合物形成一種或多種空心納米管，其中所述導電聚合物包含聚苯胺、聚(對-苯醚)、聚(對-苯硫醚)、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)、聚吡咯、聚噻吩、聚(3-烷基噻吩)、聚(3-甲基噻吩)、聚(3-己基噻吩)或其任何組合，其中所述一種或多種空心納米管的表面含有納米結(jié)構(gòu)；

集電器；和

氧化還原電解質(zhì)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超級電容器，其中

所述碳基底包含碳布、碳纖維、無定形碳、玻璃碳、碳納米泡沫、碳氣凝膠、石墨烯泡沫或其任何組合。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超級電容器，其中所述一種或多種空心納米管的長度為100納米至10,000納米。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超級電容器，其中所述一種或多種空心納米管的外部寬度為10納米至1,000納米。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超級電容器，其中所述一種或多種空心納米管的內(nèi)部寬度為50納米至800納米。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超級電容器，其中所述納米結(jié)構(gòu)包括納米棒、納米鏈、納米纖維、納米薄片、納米花、納米顆粒、納米板、納米帶、納米環(huán)、納米片或其任何組合。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超級電容器，其中所述納米結(jié)構(gòu)的長度為4納米至400納米。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超級電容器，其中所述納米結(jié)構(gòu)的寬度為4納米至50納米。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超級電容器，其中所述官能化碳電極的面積比電容為至少150mF/cm²至750mF/cm²。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超級電容器，其中所述官能化碳電極的電阻在1,000次彎曲循環(huán)后降低至多8％。

11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超級電容器，其中所述氧化還原電解質(zhì)包含醌。

12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超級電容器，其中所述超級電容器的工作電位為0.1V至1.7V。

13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超級電容器，其中所述超級電容器的重量比電容在1,000次充電循環(huán)后降低至多26％。

14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超級電容器，其中所述超級電容器的重量比電容為125F/g至20,000F/g。

15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超級電容器，其中所述超級電容器的重量比能量密度為12Wh/kg至3,000Wh/kg。

16.一種制造官能化碳電極的方法，其包括：

a)使碳基底官能化以形成官能化碳基底；

b)制備所述官能化碳基底；

c)配制聚合流體；并且

d)在所述官能化碳基底上由導電聚合物合成一種或多種空心聚合物納米管，其中所述導電聚合物包含聚苯胺、聚(對-苯醚)、聚(對-苯硫醚)、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)、聚吡咯、聚噻吩、聚(3-烷基噻吩)、聚(3-甲基噻吩)、聚(3-己基噻吩)或其任何組合，其中所述一種或多種空心聚合物納米管的表面含有納米結(jié)構(gòu)。