[發(fā)明專利]一種纖維狀的超級(jí)電容器的制備方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 202010261937.X | 申請(qǐng)日： | 2020-04-05 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN111599608B | 公開（公告）日： | 2023-04-07 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 薛裕華 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 上海理工大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | H01G11/46 | 分類號(hào)： | H01G11/46;H01G11/30;H01G11/26;H01G11/86 |
| 代理公司： | 上海邦德專利代理事務(wù)所(普通合伙) 31312 | 代理人： | 余昌昊 |
| 地址： | 200093 *** | 國省代碼： | 上海;31 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 纖維狀 超級(jí) 電容器 制備 方法 | ||
本發(fā)明提出一種纖維狀的超級(jí)電容器的制備方法，通過在鉬絲表面原位生成一層活性的氧化鉬層，形成氧化鉬/鉬芯鞘結(jié)構(gòu)復(fù)合絲，以此氧化鉬/鉬芯鞘結(jié)構(gòu)復(fù)合絲作為電極的超級(jí)電容器的比電容大于300?mF/cm2，儲(chǔ)能性能好，具有廣范的應(yīng)用前景。本發(fā)明的鉬芯表面陽極氧化均勻，不易脫落，機(jī)械強(qiáng)度高。使用氧化鉬/鉬芯鞘結(jié)構(gòu)復(fù)合絲制備的纖維狀的超級(jí)電容器工藝簡單，并且價(jià)格低廉，操作人員可以通過控制氧化反應(yīng)的時(shí)間，進(jìn)一步調(diào)整鉬芯表面氧化層的厚度，進(jìn)而調(diào)控纖維狀超級(jí)電容器的性能，得到性能可控的儲(chǔ)能電極。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及電極材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種氧化鉬/鉬芯鞘結(jié)構(gòu)復(fù)合絲儲(chǔ)能電極材料及纖維狀的超級(jí)電容器的制備方法。
背景技術(shù)
隨著智能手表和智能手環(huán)等可穿戴電子產(chǎn)品逐漸在日常生活中普及，各類可穿戴電子設(shè)備也雨后春筍般的涌現(xiàn)。如果給這類設(shè)備提供足夠的電源成為制約柔性便攜或可穿戴智能器件發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵因素。
超級(jí)電容器具有充放電速度快、功率密度高和循環(huán)壽命長等優(yōu)點(diǎn)，與普通的二維平面狀的超級(jí)電容器相比，一維纖維狀超級(jí)電容器不但體積更小，而且機(jī)械靈活性更高，可以很容易地組裝成各種結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)革新，在柔性器件和可編制可穿戴器件領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
目前用于纖維狀超級(jí)電容器的電極通常由碳纖維、碳納米管纖維、石墨烯纖維。碳纖維比表面積小活性低，而碳納米管纖維和石墨烯纖維制備工藝復(fù)雜、表面修飾困難。并且目前纖維狀超級(jí)電容器的比電容、能量密度和功率密度都有待進(jìn)一步提高。例如純碳納米管纖維或者石墨烯纖維的超級(jí)電容器的比電容才2.3?mF/cm2。開發(fā)物美價(jià)廉、性能優(yōu)異的電極對(duì)纖維狀超級(jí)電容器越來越重要。
金屬氧化物等活性物質(zhì)由于其具有較高的贗電容，通常也被廣泛的用于超級(jí)電容器領(lǐng)域，但在金屬絲或碳絲等表面修飾金屬氧化物等活性物質(zhì)，則存在著活性物質(zhì)易脫落、金屬絲易被腐蝕等缺點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種儲(chǔ)能性能優(yōu)，工藝簡單，并且機(jī)械強(qiáng)度高的氧化鉬/鉬芯鞘結(jié)構(gòu)復(fù)合絲儲(chǔ)能電極材料及纖維狀的超級(jí)電容器的制備方法。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出一種氧化鉬/鉬芯鞘結(jié)構(gòu)復(fù)合絲儲(chǔ)能電極材料，通過在鉬絲表面原位生成一層活性的氧化鉬層，形成氧化鉬/鉬芯鞘結(jié)構(gòu)復(fù)合絲。
優(yōu)選的，以草酸和氟化氨的水溶液為電解液，將所述鉬絲固定在陽極上，以鉑為陰極，使得陽極氧化1-50小時(shí)從而在所述鉬絲表面原位生成一層活性的氧化鉬層。
本發(fā)明還提出一種纖維狀的超級(jí)電容器的制備方法，包括以下步驟：
步驟1：取一截鉬絲，分別用丙酮、洗滌液、清水進(jìn)行清洗；
步驟2：以草酸和氟化氨的水溶液為電解液，將鉬絲固定在陽極上，以鉑為對(duì)電極，通電后，陽極氧化1-50小時(shí)，形成氧化鉬/鉬芯鞘結(jié)構(gòu)復(fù)合絲電極；
步驟3：將所述氧化鉬/鉬芯鞘結(jié)構(gòu)復(fù)合絲電極分別用水和乙醇清洗干凈，并且烘干；
步驟4：以1?M的硫酸或磷酸/PVA為固態(tài)電解質(zhì)，分別涂抹在所述氧化鉬/鉬芯鞘結(jié)構(gòu)復(fù)合絲電極上，并晾干；
步驟5：將兩個(gè)所述氧化鉬/鉬芯鞘結(jié)構(gòu)復(fù)合絲電極平行組裝在一起形成所述纖維狀的超級(jí)電容器。
優(yōu)選的，所述鉬絲的直徑在20微米到3000微米之間。
優(yōu)選的，所述的草酸和氟化氨的水溶液中，草酸的濃度范圍為0.1-0.5mol/L。
優(yōu)選的，所述的草酸和氟化氨的水溶液中，所述的草酸為二水合草酸(C2H2O4·2H2O)。
優(yōu)選的，所述的草酸和氟化氨的水溶液中，氟化氨的濃度范圍為0.01-0.2mol/L。
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