[發明專利]氧化銅納米陣列電極、氧化銅納米陣列的非固態水系柔性儲能器件及其制備方法

有效

• 申請號: 202011039129.5
• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN112164597B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 劉博天;江林峰;石成龍;劉勇平;龐有勇
• 申請（專利權）人: 桂林理工大學
• 主分類號: H01G11/86
• 分類號: H01G11/86;H01G11/22;H01G11/24;H01G11/26;H01G11/46
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 馮潔

本發明涉及電池領域，具體而言，涉及氧化銅納米陣列電極、氧化銅納米陣列的非固態水系柔性儲能器件及其制備方法；氧化銅納米陣列電極的制備方法，包括利用金屬基底和堿性溶液，通過直流穩定電源陽極氧化法制得金屬氫氧化物電極。本發明的制備方法通過直接陽極氧化法在金屬基底制備出納米陣列，能夠有效地提高材料的比表面積，并且不需要電極的二次制備和添加一定比例的粘結劑，這可有效地降低電極的內阻；制備方法操作簡單，且得到的氧化銅納米陣列電極既滿足水系儲能器件優異的電化學性能，又滿足固態柔性超級電容器便攜性和可穿戴性。

技術領域

本發明涉及電池領域，具體而言，涉及氧化銅納米陣列電極、氧化銅納米陣列的非固態水系柔性儲能器件及其制備方法。

背景技術

目前，可穿戴電子設備正在人們生活中廣泛應用。其中，柔性儲能器件是可穿戴電子設備關鍵的核心組成。由于隨身佩戴的特點對其使用的儲能器件安全性提出了更高的要求。雖然，電池具有較高的能量密度，但有機電解液的揮發性和易燃性導致了嚴重的安全隱患。因此，具有充電速度快、安全性高和循環壽命長等優點的水系儲能器件，更能滿足可穿戴電子設備的需求。

水系儲能器件因其離子電導率高，使得電解液/電極之間能夠充分反應，從而具有優異的電化學性能。然而，相關技術提供的水系儲能器件存在不能彎曲、不方便攜帶等問題使其并不適合應用在柔性電子設備中。與此同時，全固態柔性儲能器件由于良好的柔韌彎曲性、便攜帶和可拉伸等特點可以很好地應用于柔性顯示器、便攜式電子器和可穿戴等設備中，但是，仍存固態電解液/電極之間接觸電阻和離子傳輸等問題難以解決，使其電化學性能遠低于水系儲能器件。

發明內容

本發明的目的在于提供氧化銅納米陣列電極、氧化銅納米陣列的非固態水系柔性儲能器件及其制備方法，該方法制備的氧化銅納米陣列電極、以及用該氧化銅納米陣列電極制備的氧化銅納米陣列的非固態水系柔性儲能器件，既滿足水系儲能器件優異的電化學性能，又滿足固態柔性超級電容器便攜性和可穿戴性。

本發明是這樣實現的：

第一方面，本發明實施例提供一種氧化銅納米陣列電極的制備方法，包括利用金屬基底和堿性溶液，通過直流穩定電源陽極氧化法制得金屬氫氧化物電極。

在可選的實施方式中，還包括用酸溶液和醇溶液對金屬基底進行清洗；

然后再利用清洗過的金屬基底和堿性溶液，通過直流穩定電源陽極氧化法制得金屬氫氧化物電極。

在可選的實施方式中，金屬基底包括銅。

在可選的實施方式中，堿性溶液為KOH溶液，濃度為2-6M。

在可選的實施方式中，直流穩定電源陽極氧化法的陽極氧化電壓為1-3V。

在可選的實施方式中，還包括通過燒結將金屬氫氧化物電極失水制得金屬氧化物納米線。

在可選的實施方式中，燒結金屬氫氧化物電極在氬氣氛圍下進行；優選地，燒結包括在140-160℃保溫一段時間之后，再在200-350℃保溫。

第二方面，本發明實施例提供一種氧化銅納米陣列電極，其是由前述實施方式任一項的氧化銅納米陣列電極的制備方法制得的。

第三方面，本發明實施例提供一種氧化銅納米陣列的非固態水系柔性儲能器件，包括前述實施方式的氧化銅納米陣列電極。

第四方面，本發明實施例提供一種如前述實施方式的氧化銅納米陣列的非固態水系柔性儲能器件的制備方法，包括：將氧化銅納米陣列電極用隔膜分開，對稱地組裝在水系電極液中，再封裝在塑料薄膜內。