[發(fā)明專利]織物基柔性超級電容器及其制造方法

有效

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• 申請日: 2020-03-03
• 公開（公告）號: CN111354576B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高陽;軒福貞;繆越;錢敏;溫劍鋒;談建平
• 申請（專利權(quán)）人: 華東理工大學(xué)
• 主分類號: H01G11/30
• 分類號: H01G11/30;H01G11/46;H01G11/34;H01G11/86;H01G11/84
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 董慶

本發(fā)明提供制造成本低、制造工藝簡單、對織物的透氣性影響小、比電容特性及彎折穩(wěn)定性優(yōu)異的織物基柔性超級電容器及其制造方法。該方法包括將鉬酸銨和羧甲基纖維素按照規(guī)定的比例配合并溶解在水中，制得含鉬涂布液；將含鉬涂布液均勻涂布在具有柔性的織物的一側(cè)表面上，然后在40～80℃的溫度下干燥、固化，形成帶有含鉬涂層的織物；利用綠光激光器照射含鉬涂層，使含鉬涂層中的羧甲基纖維素碳化，形成含鉬復(fù)合導(dǎo)電層；將帶有含鉬復(fù)合導(dǎo)電層的織物切割成規(guī)定尺寸以制成電極片，將兩個電極片以夾著電解液的方式疊合，得到超級電容器。本發(fā)明的柔性超級電容器適合用于可穿戴的電子設(shè)備，在智能假肢、生物醫(yī)療、機器人等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超級電容器領(lǐng)域，具體涉及一種在織物上形成含鉬復(fù)合導(dǎo)電層并由此制造織物基柔性超級電容器的方法、以及由該方法制造的織物基柔性超級電容器。

背景技術(shù)

隨著全球經(jīng)濟和工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展，能源問題成為世界各國關(guān)注的焦點問題，發(fā)展可再生的能源轉(zhuǎn)化與存儲裝置尤為關(guān)鍵。開發(fā)高性能的能源器件，以滿足未來對同時具備高能量密度、高功率密度和長循環(huán)壽命的要求，一直以來都是研究的熱點和焦點。自2012年來，隨著谷歌眼鏡、智能手環(huán)為代表的可穿戴電子產(chǎn)品進(jìn)入市場，柔性/可穿戴設(shè)備得到了極大的重視和快速發(fā)展，同時為能源器件帶來了新的挑戰(zhàn)。可穿戴設(shè)備即直接穿在身上，或是整合到用戶的衣服或配件的一種便攜式設(shè)備。傳統(tǒng)的能源器件大都難以有效滿足可穿戴設(shè)備輕型化、微型化、柔性化、集成化的發(fā)展需要，也難以滿足大容量的要求。只有研制出高效、高質(zhì)量、具備穿戴舒適性的可穿戴能源器件，消費者才會喜歡并使用這些可穿戴電子設(shè)備幾此人們對可穿戴能源器件的研究也越來越深入。

超級電容器是指介于傳統(tǒng)電容器和充電電池之間的一種新型儲能裝置，它既具有電容器快速充放電的特性，同時又具有電池的儲能特性。與蓄電池和傳統(tǒng)物理電容器相比，超級電容器的特點主要體現(xiàn)在(1)功率密度高、(2)循環(huán)壽命長、(3)工作溫限寬、(4)免維護(hù)、(5)綠色環(huán)保。

目前已報道的在織物上制備柔性超級電容器的技術(shù)主要有編織技術(shù)、化學(xué)沉積技術(shù)等。

專利文獻(xiàn)1中提出了一種以編織技術(shù)在織物上制備超級電容器的方法，首先以柔性薄膜為電極材料來制備條狀全固態(tài)超級電容器,再通過編織得到由多個條狀電容器單元以一定方式組合而成的超級電容器織物。雖然制備的器件具有柔性電容器的性能，但工藝流程復(fù)雜。

專利文獻(xiàn)2也公開了一種基于化纖織物的柔性超級電容器電極的方法，利用一種類似于“銀鏡反應(yīng)”的化學(xué)方法在化纖織物上均勻生長一層納米鎳導(dǎo)電層,以此作為電極基底和集流體。再采用水熱法在基底上原位生長電極活性材料,得到超高柔性的電極。這一方法的不足之處在于有機溶劑會對柔性織物產(chǎn)生影響，從而影響器件的使用壽命。

專利文獻(xiàn)3公開了一種Mo₂C/MoO₂/C復(fù)合電極材料的制備方法，其中使用鉬鹽和含碳前體制成凝膠體，并通過凍干和400～1600℃的高溫碳化得到復(fù)合材料，然后再使用得到的復(fù)合材料制成涂布液，涂布在銅箔上形成電極。該方法中采用非常高的碳化溫度，制作成本高，且電極的制造過程復(fù)雜。

因此，尚需要一種制造成本低、制造工藝簡單、對織物的透氣性影響小的超級電容器的制造方法。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：中國專利公開CN110172771A

專利文獻(xiàn)2：中國專利公開CN109859961A

專利文獻(xiàn)3：中國專利公開CN109148869A

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題而完成的發(fā)明，其目的是提供一種制造成本低、制造工藝簡單、對織物的透氣性影響小、比電容特性及彎折穩(wěn)定性優(yōu)異的超級電容器的制造方法，此外，本發(fā)明的目的還在于提供由上述制造方法制造的超級電容器。