[發(fā)明專利]一種電極內(nèi)無空白體積的贗電容型纖維狀超級電容器及其制備方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202010693573.2 | 申請日： | 2020-07-17 |
| 公開（公告）號： | CN111785527B | 公開（公告）日： | 2022-04-22 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 孟凡成;潘建新;趙一昕 | 申請（專利權(quán)）人： | 廣德天運(yùn)新技術(shù)股份有限公司 |
| 主分類號： | H01G11/26 | 分類號： | H01G11/26;H01G11/24;H01G11/56;H01G11/84 |
| 代理公司： | 合肥未來知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 34122 | 代理人： | 葉丹 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 電極 空白 體積 電容 纖維狀 超級 電容器 及其 制備 方法 | ||
1.一種電極內(nèi)無空白體積的贗電容型纖維狀超級電容器，其特征在于：包括有纖維狀超級電容器電極(1)和連續(xù)、導(dǎo)電多孔狀電容活性的凝膠態(tài)電解質(zhì)(2)，所述凝膠態(tài)電解質(zhì)(2)滲入至纖維狀超級電容器電極(1)內(nèi)部；
所述纖維狀超級電容器電極(1)包括有片狀外殼電極(3)和纖維狀內(nèi)核電極(4)，所述凝膠態(tài)電解質(zhì)(2)滲入至纖維狀超級電容器電極(1)內(nèi)部后在纖維狀內(nèi)核電極(4)的表面包覆電解質(zhì)膜，所述片狀外殼電極(3)的外表面包裹有保護(hù)層(5)；
所述電極內(nèi)無空白體積的贗電容型纖維狀超級電容器的制備方法具體包括有以下步驟：
(1).多孔纖維狀活性材料電極的制備：將纖維狀泡沫鎳去除油污、去除表面氧化物、清洗干凈后再干燥，通過消耗骨架鎳將其轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂须娙莼钚缘募{米級含鎳化合物，并保留泡沫鎳的骨架鎳絲直徑在1μm以下，以滿足電極的導(dǎo)電性需求；
(2).外層圓筒狀電極的制備：將矩形薄片狀泡沫鎳經(jīng)過與步驟1同樣的處理方法，制備成片狀、并承載具有電容活性的含鎳化合物電極；
(3).超級電容器的制備：在步驟1中得到的纖維狀、步驟2中得到的片狀具有電容活性的含鎳化合物電極的內(nèi)部，浸潤進(jìn)入凝膠態(tài)的電解質(zhì)，并且電解質(zhì)在電極的表面形成密實(shí)的包覆電解質(zhì)膜，繼而將片狀外殼電極卷繞在纖維狀內(nèi)核電極表面，制得同軸結(jié)構(gòu)的贗電容型纖維狀超級電容器；
其中，制備方法步驟1的具體步驟為：在丙酮中超聲清洗5分鐘除去油污，繼而在1mol/L的鹽酸溶液超聲清洗以除去表面氧化物，再用無水乙醇和去離子水超聲清洗數(shù)次；
然后以該泡沫鎳?yán)w維為工作電極，在0.13M乙酸鈉、0.13M硫酸鎳和0.1M硫酸鈉的混合溶液中，以1mA/cm2的電流密度沉積1小時，在泡沫鎳的骨架表面生長一層氧化鎳-氫氧化鎳納米結(jié)構(gòu)；
取出后在空氣中與200℃退火1小時，制得泡沫鎳/Ni(OH)2納米片復(fù)合結(jié)構(gòu)的纖維狀電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電極內(nèi)無空白體積的贗電容型纖維狀超級電容器，其特征在于：所述纖維狀超級電容器的組裝模式為同軸式結(jié)構(gòu)組裝。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電極內(nèi)無空白體積的贗電容型纖維狀超級電容器，其特征在于：所述纖維狀內(nèi)核電極(4)為多孔纖維狀活性材料電極，片狀外殼電極(3)為外層圓筒狀電極。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電極內(nèi)無空白體積的贗電容型纖維狀超級電容器，其特征在于：所述具有電容活性的納米級含鎳化合物包括NiO、Ni3O4、Ni(OH)2、NiCo2O4、NiCo2S4、鎳鈷氫氧化物中的一種或幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電極內(nèi)無空白體積的贗電容型纖維狀超級電容器，其特征在于：所述凝膠態(tài)電解質(zhì)包括酸性、堿性、中性的水系電解質(zhì)，有機(jī)電解質(zhì)，離子液體電解質(zhì)，復(fù)合系電解質(zhì)中的一種或幾種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電極內(nèi)無空白體積的贗電容型纖維狀超級電容器，其特征在于：所述復(fù)合系電解質(zhì)為酸性、堿性、中性的水系電解質(zhì)，有機(jī)電解質(zhì)，離子液體電解質(zhì)的兩種或兩種以上的混合電解質(zhì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電極內(nèi)無空白體積的贗電容型纖維狀超級電容器，其特征在于：所述制備方法步驟1的具體步驟為：在丙酮中超聲清洗5分鐘除去油污，繼而在1mol/L的鹽酸溶液超聲清洗以除去表面氧化物，再用無水乙醇和去離子水超聲清洗數(shù)次；
將處理后的泡沫鎳?yán)w維轉(zhuǎn)入馬弗爐中，在500℃的空氣氛圍中燒蝕2小時，得到活性材料為NiO納米線的纖維狀泡沫鎳/NiO復(fù)合電極。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電極內(nèi)無空白體積的贗電容型纖維狀超級電容器，其特征在于：所述制備方法步驟1的具體步驟為：在丙酮中超聲清洗5分鐘除去油污，繼而在1mol/L的鹽酸溶液超聲清洗以除去表面氧化物，再用無水乙醇和去離子水超聲清洗數(shù)次備用；
再在50ml去離子水中加入0.1M CoCl2、0.2M NiCl2、0.18MCO(NH2)2和0.04M十六烷基三甲基溴化銨，該溶液和處理過后的泡沫鎳?yán)w維一起放入反應(yīng)釜中，于100℃反應(yīng)10小時后，在空氣中400℃退火兩小時，得到泡沫鎳/NiCo2O4納米線復(fù)合纖維狀電極。
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