[發明專利]一種基于聚吡咯/液態金屬可拉伸電極材料及制備與應用

有效

• 申請號: 202110709479.6
• 申請日: 2021-06-25
• 公開（公告）號: CN113506690B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發明（設計）人: 劉嵐;李俊云;陳松;劉書奇;彭澤飛
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01G11/86
• 分類號: H01G11/86;H01G11/48
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡克永

本發明公開了一種基于聚吡咯/液態金屬可拉伸電極材料及制備與應用；制備步驟：利用掩模版，在柔性基材上制備圖案化鎳金屬顆粒/液態金屬可拉伸集流體；通過三電極電化學恒電位沉積的方法，在集流體表面沉積一層對甲苯磺酸鈉摻雜的聚吡咯。活性層聚吡咯與集流體結合緊密，且具有較大的比表面積，用于超級電容器電極材料時，具有優異的電化學性能，在彎曲和拉伸形變下具有良好的電化學保持率。本發明制備工藝簡單，首次實現了基于聚吡咯/液態金屬材料可拉伸超級電容器電極材料的制備，在可穿戴儲能器件領域具有重要的應用前景。

技術領域

本發明涉及柔性儲能材料，尤其涉及一種基于聚吡咯/液態金屬可拉伸電極材料及制備與應用。

背景技術

隨著可穿戴柔性電子器件的發展，在實際應用過程中儲能模塊不可或缺，受到廣泛的關注。

在使用過程中，可穿戴設備受到人類活動的影響，需要承受一定彎曲、扭曲和拉伸應變。聚吡咯材料具有較高的贗電容，在柔性超級電容器領域得到眾多科研人員的深入研究。

由于導電聚合物聚吡咯的拉伸性較差，在目前的研究過程中基于聚吡咯制備柔性可拉伸超級電容器電極材料通常采取一定的結構設計，對于基于聚吡咯本征可拉伸超級電容器電極材料研究較少。

因此，通過材料選擇和結構設計制備基于聚吡咯的本征可拉伸超級電容器電極材料具有重要研究意義。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點和不足，提供一種基于聚吡咯/液態金屬可拉伸電極材料及制備與應用。本發明可拉伸電極材料解決了現有技術加工性差，以及在基材上難以實現圖案化的問題。

本發明有利于拓寬柔性可拉伸超級電容電極材料的研究內涵和范圍，具有工藝簡單、高效，應用廣闊。

本發明通過下述技術方案實現：

一種基于聚吡咯/液態金屬可拉伸電極材料制備方法，其包括如下步驟：

步驟一：以金屬顆粒/液態金屬復合材料在柔性基材制備可拉伸電極材，料作為集流體；

步驟二：以步驟一中制備的可拉伸電極為工作電極，鉑電極為對電極，Ag/AgCl電極為參比電極，以含有吡咯和摻雜劑的溶液為電解液，通過恒電位電化學沉積5～40min，最終得到基于聚吡咯/液態金屬可拉伸電極材料。

優選的，步驟(1)所述金屬顆粒為金或鎳金屬顆粒。

優選的，步驟(1)所述柔性基材為VHB^TM膠帶等柔性高分子基材。

優選的，步驟(2)所述電解液溶液中吡咯與水的體積比為5：100ml。

優選的，步驟(2)所述摻雜劑溶液為對甲基苯磺酸鈉，濃度為0.3M。

優選的，步驟(2)所述沉積電位為0.8～1.1V。

優選的，步驟(2)所述沉積時間為5～40min。

一種基于聚吡咯/液態金屬可拉伸電極材料，在柔性可拉伸超級電容器中作為電極的應用，具體如下：

基于聚吡咯/液態金屬可拉伸電極材料，直接作為柔性可拉伸超級電容器的工作電極；以0.5M硫酸鈉和10％的對羥乙基纖維素凝膠物質為凝膠電解質，組裝成柔性可拉伸超級電容器，測試其CV曲線以及在彎曲和拉伸狀態下的穩定性。

本發明以0.5M硫酸鈉和10％的對羥乙基纖維素凝膠物質為凝膠電解質為常規凝膠電解質，為本領域技術人員的常規選擇。