[發明專利]柔性可拉伸活性電極及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201810017853.4
• 申請日: 2018-01-09
• 公開（公告）號: CN108389730B
• 公開（公告）日: 2020-02-04
• 發明（設計）人: 王庚超;王曦;金潔
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: H01G11/30
• 分類號: H01G11/30;H01G11/04;H01G11/86
• 代理公司: 31218 上海翼勝專利商標事務所(普通合伙)
• 代理人: 翟羽;曾人泉

1.一種柔性可拉伸活性電極，其特征在于，由可拉伸基體的聚丙烯酸酯橡膠與高導電性的碳納米管構成復合膜負載電化學活性優異的導電聚合物構成，所述各組分的質量百分比為：聚丙烯酸酯橡膠25wt%～60wt%；羧基化的碳納米管10wt%～45wt%；導電聚合物10wt%～30wt%；柔性可拉伸活性電極的制備方法含有以下步驟：

（1）制取碳納米管有機分散液

將羧基化的碳納米管粉末加入到極性溶劑中，經超聲處理和機械攪拌，形成均勻的碳納米管有機分散液；

（2）制取柔性可拉伸聚丙烯酸酯橡膠與碳納米管復合膜

①在步驟（1）的碳納米管有機分散液中加入聚丙烯酸酯橡膠，控制碳納米管與聚丙烯酸酯橡膠的重量比為1∶1.5～5.7，分散液中總的固體含量為2wt%～10wt%，在機械攪拌下使聚丙烯酸酯橡膠完全溶解；

②再加入少量的交聯劑，室溫下攪拌均勻，形成含有交聯劑的聚丙烯酸酯橡膠與碳納米管有機分散液；

③將有機分散液倒入聚四氟乙烯模具中，置于25～40℃烘箱中干燥成膜，再于60～80℃下加熱24～72小時進行交聯，然后使用丙酮浸泡抽提除去多余的交聯劑和未交聯的聚丙烯酸酯橡膠；

④室溫干燥后得到柔性可拉伸聚丙烯酸酯橡膠與碳納米管復合膜；

（3）制備柔性可拉伸活性電極

①將步驟（2）得到的柔性可拉伸聚丙烯酸酯橡膠與碳納米管復合膜切成1×1.5厘米的薄片；

②將步驟①切好的薄片在溶有導電聚合物單體、四乙基四氟硼酸銨和摻雜酸的極性溶劑中浸泡12～48小時；

③將步驟②浸泡后的薄片在0.8～1.4伏（V）恒電位下進行電化學聚合，聚合電量為1～8 庫侖/平方厘米；

④將步驟③電化學聚合后的薄片用丙酮和去離子水洗滌，真空干燥后制得目標產物——柔性可拉伸活性電極。

2.根據權利要求1所述的柔性可拉伸活性電極，其特征在于，所述導電聚合物為聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚（1,5-二氨基蒽醌）、聚（1-氨基蒽醌）或聚（2-氨基蒽醌）的一種。

3.如權利要求1所述的柔性可拉伸活性電極的制備方法，其特征在于，含有以下步驟：

（1）制取碳納米管有機分散液

將羧基化的碳納米管粉末加入到極性溶劑中，經超聲處理和機械攪拌，形成均勻的碳納米管有機分散液；

（2）制取柔性可拉伸聚丙烯酸酯橡膠與碳納米管復合膜

①在步驟（1）的碳納米管有機分散液中加入聚丙烯酸酯橡膠，控制碳納米管與聚丙烯酸酯橡膠的重量比為1∶1.5～5.7，分散液中總的固體含量為2wt%～10wt%，在機械攪拌下使聚丙烯酸酯橡膠完全溶解；

②再加入少量的交聯劑，室溫下攪拌均勻，形成含有交聯劑的聚丙烯酸酯橡膠與碳納米管有機分散液；

③將有機分散液倒入聚四氟乙烯模具中，置于25～40℃烘箱中干燥成膜，再于60～80℃下加熱24～72小時進行交聯，然后使用丙酮浸泡抽提除去多余的交聯劑和未交聯的聚丙烯酸酯橡膠；

④室溫干燥后得到柔性可拉伸聚丙烯酸酯橡膠與碳納米管復合膜；

（3）制備柔性可拉伸活性電極

①將步驟（2）得到的柔性可拉伸聚丙烯酸酯橡膠與碳納米管復合膜切成1×1.5厘米的薄片；

②將步驟①切好的薄片在溶有導電聚合物單體、四乙基四氟硼酸銨和摻雜酸的極性溶劑中浸泡12～48小時；

③將步驟②浸泡后的薄片在0.8～1.4伏（V）恒電位下進行電化學聚合，聚合電量為1～8 庫侖/平方厘米；

④將步驟③電化學聚合后的薄片用丙酮和去離子水洗滌，真空干燥后制得目標產物——柔性可拉伸活性電極。

4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟（1）和步驟（3）所述的極性溶劑為N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、乙腈或丙酮的一種。

5.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟（2）所述的交聯劑為二乙烯三胺或三乙烯四胺的一種。

6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述交聯劑的用量為聚丙烯酸酯橡膠的2wt%～8wt%。