[發明專利]一種碳納米管織物電極及紗線電極的制備方法及電極的應用

有效

• 申請號: 201810142005.6
• 申請日: 2018-02-11
• 公開（公告）號: CN108364797B
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發明（設計）人: 袁國輝;李小龍;劉榮;許春陽;白洋;劉楊;周曉明;王永吉
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H01G11/26
• 分類號: H01G11/26;H01G11/30;H01G11/36;H01G11/48;H01G11/86
• 代理公司: 23109 哈爾濱市松花江專利商標事務所
• 代理人: 賈澤純

一種碳納米管織物電極及紗線電極的制備方法及電極的應用，它涉及一種電極的制備方法及電極的應用，本發明是要解決目前沒有一種方法可同時制備基于普通紡織品織物及紗線的柔性電極等問題，方法為：采用氯化亞錫對普通紡織品用聚酯纖維織物及紗線敏化處理，制備織物/碳納米管織物電極及紗線/碳納米管紗線電極，制備導電聚合物/織物/碳納米管織物電極及導電聚合物/紗線/碳納米管紗線電極，應用于柔性超級電容器，本發明的方法工藝簡單、成本低、具有普遍適用性；以該織物電極和紗線電極裝配成的平面型和纖維型對稱超級電容器同樣獲得了優異的電化學性能。

技術領域

本發明涉及一種碳納米管織物電極或紗線電極的制備方法及電極的應用。

背景技術

目前，隨著便攜式及可穿戴電子產品的發展，高性能的柔性電極已成為儲能領域研究的重要方向。普通紡織品織物制備工藝成熟，可大規模生產，原料來源豐富；紡織品用織物具有三維多孔的網絡結構，使其具有極高的柔性；紡織品用織物具有良好的透氣性。然而紡織品用織物不導電，無法直接用作電極，因此需要導電化處理。碳納米管具有高的導電性及大的比表面積，將其復合在織物表面形成的柔性電極兼具織物電極和碳納米管的優點。然而，目前仍然無法采用一種簡單的方法可以實現碳納米管在織物纖維表面均勻分布，因此制備的織物電極很難實現高的倍率性能。同時，目前很難制備基于普通紡織品的紗線電極，更沒有同一方法可制備基于普通紡織品的織物電極或紗線電極。此外，目前織物電極或紗線電極的難以實現規模化生產。

發明內容

本發明是要解決目前沒有一種方法可同時制備基于普通紡織品織物及紗線的柔性電極；解決現有普通紡織品織物電極或紗線電極導電化處理過程中，高導電材料與紡織品纖維無法形成緊密貼合的問題；解決普通紡織品紗線難以制備成纖維型柔性電極的問題；解決現有制備方法工藝復雜、成本高的問題；解決現有制備的普通紡織品織物電極或紗線電極無法大規模生產的問題；解決現有織物電極或紗線電極無法同時滿足高的力學性能及電化學性能，尤其是在不同形變過程中柔性電極的電化學性能出現嚴重下降的問題；解決現有織物電極或紗線電極倍率性能差的問題。

本發明的一種碳納米管織物電極或紗線電極的制備方法，該方法按如下步驟進行：

一、將聚酯纖維織物或紗線浸漬在丙酮中超聲洗滌，隨后浸漬在乙醇中超聲洗滌，最后浸漬在去離子水中超聲洗滌，得到除雜的聚酯纖維織物或紗線；

二、將氯化亞錫添加到混合溶劑中，隨后添加HCl得到敏化溶液；將除雜的聚酯纖維織物或紗線浸漬在敏化溶液中并伴有攪拌得到敏化聚酯纖維織物或紗線；其中，混合溶劑是由甲醇與去離子水按等體積混合而成；

三、將碳納米管酸化處理后超聲分散在去離子水中，得到碳納米管分散液；

四、將敏化處理的聚酯纖維織物或紗線浸漬在碳納米管分散液中，之后干燥處理，多次重復“浸漬-干燥”制備過程得到織物/碳納米管織物電極或紗線/碳納米管紗線電極；

五、通過原位化學聚合的方法在織物/碳納米管電極及紗線/碳納米管電極表面復合導電聚合物，得到導電聚合物/織物/碳納米管織物電極及導電聚合物/紗線/碳納米管紗線電極。

本發明旨在采用氯化亞錫前處理的方法，使普通紡織品織物和紗線表面帶上相應的正電荷，在靜電引力的作用下使帶負電荷的碳納米管在織物和紗線中的纖維表面定向排布、緊密貼合、均勻負載，形成導電性良好的三維網絡結構，制備一種高導電柔性基底，并在其表面沉積具有高贗電容的活性材料，得到兼具優異電化學性能和機械性能的柔性超級電容器用柔性電極，為可穿戴電子產品用柔性能源存儲設備的規模化生產提供了一種有效的策略。

本發明包含以下有益效果：

（1）本發明的制備方法可同時實現基于普通紡織品織物及紗線的柔性電極；

（2）制備工藝簡單、原材料價格低廉；