[發(fā)明專利]一種基于支撐隔膜的柔性電極及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110310556.0
• 申請日: 2021-03-23
• 公開（公告）號(hào): CN113223863B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 戴李宗;吳章鋒;郭傳鑾;何健敏;許一婷;袁叢輝;曾碧榕;陳國榮;羅偉昂
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門大學(xué)
• 主分類號(hào): H01G11/30
• 分類號(hào): H01G11/30;H01G11/26;H01G11/32;H01G11/86
• 代理公司: 廈門市首創(chuàng)君合專利事務(wù)所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭;姜謐

本發(fā)明公開了一種基于支撐隔膜的柔性電極及其制備方法，包括一支撐無紡布和位于該支撐無紡布表面的膜層，該支撐無紡布經(jīng)封閉液預(yù)處理后，重復(fù)以下步驟若干次獲得該膜層：該步驟包括：將漿料均勻涂覆在經(jīng)預(yù)處理的支撐無紡布的表面，然后經(jīng)提供質(zhì)子的酸溶液的浸泡。本發(fā)明的柔性電極經(jīng)簡單裁切后可以直接做成一體成型的柔性超級(jí)電容器，結(jié)構(gòu)緊湊，抗拉伸性能好，形狀和厚度可自由調(diào)節(jié)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于柔性可穿戴材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于支撐隔膜的柔性電極及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，信息技術(shù)和醫(yī)學(xué)技術(shù)的發(fā)展，以及人們對健康生活的更高要求，近年來可穿戴設(shè)備越來越多出現(xiàn)在人們身邊。作為可穿戴設(shè)備的一種供能方式，柔性超級(jí)電容器成為近些年來研究的熱點(diǎn)。作為一種柔性裝置，被彎曲和折疊顯然是一種經(jīng)常出現(xiàn)的操作，盡管是被動(dòng)發(fā)生，但這是柔性裝置最基本的要求。

為了符合這一基本要求，科研人員對用于柔性超級(jí)電容器各個(gè)方面的材料的研發(fā)投入了大量的精力，尤其在支撐材料、集電器和活性層材料等方面。這些研究極大地促進(jìn)了柔性超級(jí)電容器器件的發(fā)展。其中，科研人員在活性層材料的自愈合性能方面的研究進(jìn)行了大量努力。因?yàn)椴牧系淖杂δ艽_實(shí)非常有利于提高材料的穩(wěn)定性。當(dāng)器件損壞時(shí)，可以通過氫鍵等化學(xué)鍵或通過擴(kuò)散等方式在適當(dāng)?shù)奈恢脤p壞的器件進(jìn)行修復(fù)。

然而，這種修復(fù)仍然存在一些現(xiàn)實(shí)的困難。一方面，在設(shè)備實(shí)際使用中，損壞后的裝置中電極所出現(xiàn)的斷裂形狀一般不會(huì)十分規(guī)整，比如許多論文中出現(xiàn)的一刀切式的整齊斷面也只是一個(gè)理想狀態(tài)；另一方面，由于大多數(shù)用戶是非專業(yè)人員，很難要求他們以正確的方式進(jìn)行電極的恢復(fù)。所以科研人員在設(shè)計(jì)柔性電極時(shí)應(yīng)當(dāng)可以從另外一個(gè)角度考慮，即：設(shè)備很結(jié)實(shí)，在使用時(shí)出現(xiàn)損壞損壞的概率極小；或當(dāng)設(shè)備損壞時(shí)，它早就超出了人體生理的機(jī)械結(jié)構(gòu)所能夠承受的范圍，人們不會(huì)在這種情況下使用它。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，提供一種基于支撐隔膜的柔性電極。

本發(fā)明的另一目的在于提供上述基于支撐隔膜的柔性電極的制備方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種基于支撐隔膜的柔性電極，包括一支撐無紡布和位于該支撐無紡布表面的膜層，該支撐無紡布經(jīng)封閉液預(yù)處理后，重復(fù)以下步驟若干次獲得該膜層：該步驟包括：將漿料均勻涂覆在經(jīng)預(yù)處理的支撐無紡布的表面，然后經(jīng)提供質(zhì)子的酸溶液的浸泡；

上述封閉液由戊二醛、聚乙烯醇和水組成；

上述漿料由聚乙烯醇、導(dǎo)電碳材料、活性物質(zhì)、戊二醛或庚二醛和水組成；

導(dǎo)電碳材料為乙炔黑、細(xì)石墨粉、科琴黑和碳納米管中的至少一種，活性物質(zhì)為導(dǎo)電聚合物、金屬氧化物和活性炭中的至少一種。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述導(dǎo)電碳材料為乙炔黑，所述活性材料為聚苯胺。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述聚乙烯醇、乙炔黑和聚苯胺的質(zhì)量比為40∶40∶20。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述導(dǎo)電碳材料為乙炔黑和碳納米管，所述活性材料為活性炭和二氧化錳。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述聚乙烯醇、乙炔黑、碳納米管、活性炭和二氧化錳的質(zhì)量比為30∶25∶5∶37∶3。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述導(dǎo)電碳材料為乙炔黑和科琴黑，所述活性材料為聚苯胺。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述聚乙烯醇、乙炔黑、科琴黑和聚苯胺的質(zhì)量比為55∶20∶15∶10。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述導(dǎo)電碳材料為乙炔黑，不含所述活性材料。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述聚乙烯醇和乙炔黑的質(zhì)量比為60∶40。