[發(fā)明專利]植酸電化學(xué)氧化-聚吡咯/碳纖維復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110976017.0
• 申請日: 2021-08-24
• 公開（公告）號: CN113690057B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳亞詩;黃丹蓮;雷蕾;陳莎;賴萃;杜立;肖睿豪
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南大學(xué)
• 主分類號: H01G11/24
• 分類號: H01G11/24;H01G11/30;H01G11/44;H01G11/40;H01G11/48;H01G11/86
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務(wù)所(普通合伙) 43008
• 代理人: 何文紅

本發(fā)明公開了一種植酸電化學(xué)氧化?聚吡咯/碳纖維復(fù)合材料及其制備方法和在超級電容器中的應(yīng)用，該復(fù)合材料包括由植酸電化學(xué)氧化后得到的改性碳纖維復(fù)合材料，其碳纖維表面包覆有聚吡咯膜，聚吡咯膜和改性碳纖維復(fù)合材料的質(zhì)量比≥2.8∶10。其制備方法包括對碳纖維復(fù)合材料進(jìn)行植酸電化學(xué)氧化；在碳纖維表面沉積聚吡咯膜。本發(fā)明植酸電化學(xué)氧化?聚吡咯/碳纖維復(fù)合材料中，聚吡咯膜均勻、緊密的包覆在碳纖維表面，形成“完美膜層”，使得復(fù)合材料具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好、比電容高、柔性性能好等優(yōu)點(diǎn)，是一種性能優(yōu)異的可折疊型聚吡咯基復(fù)合材料，能作為電極材料廣泛用于超級電容器，特別是能夠適應(yīng)于柔性超級電容器，使用價(jià)值高，應(yīng)用前景好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于超級電容器電極材料領(lǐng)域，涉及植酸電化學(xué)氧化-聚吡咯/碳纖維復(fù)合材料及其制備方法和在超級電容器中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

超級電容器包括柔性超級電容器，其中柔性超級電容器具有體積小、重量輕、柔韌性好、可變形性好、比電容和功率密度高等優(yōu)點(diǎn)，被公認(rèn)是可穿戴電子產(chǎn)品中最強(qiáng)大的電源之一。柔性超級電容器可以集成到適合人體曲面或者其他非平面的不同材料中。此外，它可以承受幾乎任意角度的變形，更適用于長期的應(yīng)用，也因此會對佩戴者的日常生活產(chǎn)生最小的干擾。為了匹配柔性超級電容器，儲能裝置需要具備良好的柔韌性、機(jī)械穩(wěn)定性、質(zhì)量輕等特點(diǎn)。相比于在傳統(tǒng)的金屬骨架上構(gòu)建儲能區(qū)域，在纖維襯底上構(gòu)建儲能區(qū)域，具有更大的實(shí)用性。柔軟的纖維襯底，是基于傳統(tǒng)的紡織技術(shù)得來的，制作工藝成熟，廉價(jià)，便于大規(guī)模的推廣使用。此外，它們可以在使用過程中可以根據(jù)不同場景的需要任意調(diào)整角度。

聚吡咯是一種很有前途的贗電容材料，具有較高的理論比電容和良好的導(dǎo)電性，可作為電極材料應(yīng)用于超級電容器中，然而，在實(shí)際的應(yīng)用過程(如充放電過程)中，由于離子摻雜和脫摻雜引起的的體積變化，可能會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)連續(xù)性的破壞，導(dǎo)致材料本身的循環(huán)穩(wěn)定性很差。此外，聚吡咯膜的聚集會阻礙離子向內(nèi)部材料的擴(kuò)散，導(dǎo)致功率密度降低。上述缺陷的存在，極大的限制了聚吡咯在超級電容器中的廣泛應(yīng)用。因此，如何克服聚吡咯膜存在的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、易聚集等缺陷，成為了現(xiàn)階段研究中急需解決的技術(shù)問題。