[發明專利]一種超級電容器的制造方法

有效

• 申請號: 201810963513.0
• 申請日: 2018-08-22
• 公開（公告）號: CN110858523B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 張在磊;盧憲茂
• 申請（專利權）人: 北京納米能源與系統研究所
• 主分類號: H01G11/84
• 分類號: H01G11/84;H01G11/86
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

本發明公開了一種超級電容器的制造方法，包括步驟：S1，提供高聚物、納米材料、三維多孔結構材料以及固化劑；S2，利用所述納米材料以及三維多孔結構材料制得第一復合材料；S3，按預設質量比混合所述高聚物與所述固化劑，并分別注入到第一復合材料和三維多孔結構材料中，得到第二復合材料以及第三復合材料；S4，去除所述第二復合材料以及所述第三復合材料中的所述三維多孔結構材料，得到三維多孔電極以及多孔高聚物隔膜；S5，封裝所述三維多孔電極以及所述多孔高聚物隔膜；其中，所述三維多孔電極中的納米材料同時作為所述超級電容器的集流體和活性物質。

技術領域

本發明涉及超級電容器領域，具體涉及一種超級電容器的制造方法。

背景技術

超級電容器具有功率密度高、充放電快速和循環壽命長的特點。尤其是一種能夠可拉伸扭曲的超級電容器，非常適合于為可穿戴器件供能。

現有技術中，主要采用三種方法制備上述可拉伸扭曲的超級電容器。第一種是將活性材料、導電添加劑和凝膠電解液混合制備可拉伸薄膜或纖維，進而制得超級電容器。但是這種方法制備的超級電容器機械穩定性差，而且其中的凝膠電解液在扭曲拉伸過程中會出現短路情況。第二種是將活性材料涂覆到可拉伸集流體上制備可拉伸電極，進而制得超級電容器。但是這種方法制備的超級電容器機械穩定性差，而且容易造成在扭曲拉伸過程中活性物質從集流體上脫落。第三種方法是將活性材料和硅膠等可拉伸高聚物混合制備可拉伸電極，進而制得超級電容器。但是這種方法制備的超級電容器中的活性物質大部分被包裹在高聚物中，容量非常低，且電極導電性較差，例如在Twistable and stretchablesandwich structured fiber for wearable sensors and supercapacitors(NanoLett.2016，16，7677-7684)中公開的可拉伸和扭曲1000次的碳納米管/硅膠纖維電容器容量僅為0.1mF cm^-2。

而且現有的可拉伸扭曲的超級電容器的工作電壓一般小于1V，其能量密度低，也不能長時間在扭曲和拉伸情況下使用。

發明內容

為了解決上述問題的至少一個方面，本發明的實施例提供一種超級電容器的制造方法，包括步驟：

S1，提供高聚物、納米材料、三維多孔結構材料以及固化劑；

S2，利用所述納米材料以及三維多孔結構材料制得第一復合材料；

S3，按預設質量比混合所述高聚物與所述固化劑，并分別注入到第一復合材料和三維多孔結構材料中，得到第二復合材料以及第三復合材料；

S4，去除所述第二復合材料以及所述第三復合材料中的所述三維多孔結構材料，得到三維多孔電極以及多孔高聚物隔膜；

S5，封裝所述三維多孔電極以及所述多孔高聚物隔膜；

其中，所述三維多孔電極中的納米材料同時作為所述超級電容器的集流體和活性物質。

進一步地，所述步驟S2進一步包括：

制備納米材料的乙醇溶液或水溶液；

將所述包含納米材料的乙醇溶液或水溶液，滴加到三維多孔結構材料，制得所述第一復合材料。

進一步地，在步驟S3中，對注入所述高聚物與所述固化劑的第一復合材料和三維多孔結構材料，均分別進行真空處理、固化處理以及利用發射光譜儀、化學或機械去除表面高聚物。

進一步地，在步驟S3中，對按預設質量比混合的所述高聚物與所述固化劑，進行真空去除氣泡處理。

進一步地，所述方法還包括步驟：

制造高聚物基底。

進一步地，利用所述高聚物基底封裝所述三維多孔電極以及所述多孔高聚物隔膜。