[發明專利]一種以雜多酸復合導電膠為電極的柔性超級電容器

有效

• 申請號: 202110039821.6
• 申請日: 2021-01-13
• 公開（公告）號: CN112863889B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 李文;母傳玲;李豹;吳立新
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: H01G11/30
• 分類號: H01G11/30;H01G11/86
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 崔自京

一種以雜多酸復合導電膠為電極的柔性超級電容器，屬于材料技術領域。是將雜多酸和導電組分共同研磨5～15min，然后將芳香型氨基酸加入其中，再研磨5～15min；向研磨后的粉末樣品中加入少量的溫度為50～75℃的二次蒸餾水，室溫靜置20～40min，得到灰藍色的雜多酸復合導電膠。將該雜多酸復合導電膠通過涂覆或加熱打印的方式粘接到柔性基底上得到柔性電極涂層，以雜多酸復合導電膠為超級電容器的陽極和陰極，以柔性基底為電極支撐，以含H₂SO₄的聚乙烯醇水凝膠為電解質，組裝成可彎折、扭曲、拉伸的柔性超級電容器。所制備的柔性超級電容器具有優異的充放電循環穩定性，并在彎折、扭曲、拉伸等機械變形條件下具有良好的電容保持率。

技術領域

本發明屬于材料技術領域，具體涉及一種以雜多酸復合導電膠為電極的柔性超級電容器。

背景技術

超級電容器具有能量密度高、功率密度好、充放電速度快、循環壽命長等優點，是一種極具發展前景的電化學儲能器件。過去二十多年，相關研究的重點主要集中在改善超級電容器的能量密度，功率密度及循環穩定性等方面。然而，隨著便攜式、柔性可穿戴電子產品的快速發展和普及，傳統超級電容器已無法滿足人們多樣化的需求。當前，設計、開發具有柔性可變形的超級電容器器件已然成為材料及能源科學領域發展的新趨勢(L.Guo,W.B.Ma,Y.Wang,X.Z.Song,J.Ma,X.D.Han,X.Y.Tao,L.T.Guo,H.L.Fan,Z.S.Liu,Y.B.Zhu,X.Y.Wei,J.Alloy.Compd.2020,843,155895.)。

通常來講，制備柔性超級電容器的核心問題在于柔性電極涂層的優化。目前主流的優化方法包括以下三種：1)層層組裝和化學鍍液法：首先需對導電金線進行表面硅烷化修飾，并在表面含有氨基或羧基的多壁碳納米管溶液中浸泡。經反復浸漬和沖洗可在金線上形成多壁碳納米管膜層。隨后將以上含有多壁碳納米管膜層的金線放置在含氫氧化鈉和硫酸釩的溶液中用化學鍍液法鍍上具有氧化還原活性的氧化釩，最終得到柔性電極。(K.Keum,G.Lee,H.Lee,J.Yun,H.Park,S.Y.Hong,C.Song,J.W.Kim,J.S.Ha,ACS.Appl.Mater.Inter.2018,10,26248.)。2)通過電化學沉積和碳化法來制備柔性電極：通過電化學沉積方法將聚吡咯等導電高分子包覆在由銅基金屬有機骨架和磷鉬酸組成的納米晶上，得到了銅基金屬有機骨架/磷鉬酸/聚吡咯陰極。然后對磷鉬酸/鐵基金屬有機骨架進行碳化、鹽酸洗滌，制得了含磷鉬酸/鐵基金屬有機骨架的陽極(Y.Z.Liu,W.Yao,H.M.Gan,C.Y.Sun,Z.M.Su,X.L.Wang,Chem.–Eur.J.2019,25,16617.)。3)將導電金粉蒸鍍到柔性可拉伸的基底上，然后將具有電化學活性的組分用膠粘劑粘接固定到導電金電極上制備柔性超級電容器。綜上所述，目前制備柔性超級電容器的方法不但存在工藝復雜、耗時、成本高等缺點，而且還存在成品率低等問題。因此，有必要發展簡便、有效的柔性電極涂層制備方法，用于制備柔性可彎折、可拉伸的超級電容器。

發明內容

本發明的目的是提供一種以雜多酸復合導電膠為電極的柔性超級電容器。

本發明所述的雜多酸復合導電膠(制備方法類似于中國專利：201811328953.5)是由雜多酸、芳香型氨基酸及導電組分通過固相研磨和水溶液組裝兩步法形成的一類水性膠。選用的雜多酸包括H₆P₂W₁₈O₆₂、H₄SiW₁₂O₄₀、H₃PW₁₂O₄₀、H₃PMo₁₂O₄₀，選用的芳香型氨基酸包括色氨酸、苯丙氨酸、L-3-(2-萘基)-丙氨酸，選用的導電組分包括銀粉和銀納米線。具體制備步驟如下：