[發明專利]一種基于氮氧硫氯多重雜原子摻雜多孔碳材料為電極的3D打印柔性超級電容器

在審

• 申請號: 202210075498.2
• 申請日: 2022-01-22
• 公開（公告）號: CN114464468A
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 王舜;李俊;金輝樂;吳婉儀;陳錫安;張禮杰
• 申請（專利權）人: 溫州大學新材料與產業技術研究院
• 主分類號: H01G11/84
• 分類號: H01G11/84;H01G11/86;H01G11/30;H01G11/32;H01G11/24
• 代理公司: 北京盛凡佳華專利代理事務所(普通合伙) 11947
• 代理人: 金福坤

1.一種基于氮氧硫氯多重雜原子摻雜多孔碳材料為電極的3D打印柔性超級電容器，包括電極與電解質，其特征在于：所述柔性超級電容器按照下述步驟進行制備：

S1：將氮氧硫氯多重雜原子摻雜多孔碳材料溶于合適的溶劑，于上述溶劑中加入一定質量比例的添加劑，通過球磨法得到打印墨水；

S2：以上述打印墨水為原料，通過3D打印技術印刷得到叉指狀電極；

S3：以聚乙烯醇為原料，加入酸調節PH，高溫加熱攪拌，制備出酸性電解質，涂抹在上述叉指電極間隙中，即得到柔性微型超級電容器。

2.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于：在步驟S1中，所述溶劑為單獨體系溶液，優選成分為乙二醇、丙三醇；二體系溶液，優選成分及配比為乙二醇:丙酮、乙二醇:環己酮及丙三醇:環己酮＝1:2；三體系溶液，優選成分及配比為丙酮:乙二醇:丙三醇＝20:9:1；最優選為三體系溶液，即最優選成分及配比為丙酮:乙二醇:丙三醇＝20:9:1。

3.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于：在步驟S1中，所述添加劑為粘結劑和導電劑，所述添加劑摩爾比為氮氧硫氯多重雜原子摻雜多孔碳材料：粘結劑：導電劑＝7-8:1-1.5:1-2，最優成分選摩爾比為所述氮氧硫氯多重雜原子摻雜多孔碳材料：粘結劑：導電劑＝8:1:1。

4.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于：在步驟S2中，所述3D打印技術為噴墨打印或點膠打印，最優選為點膠打印。

5.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于：在步驟S3中，所述酸為為濃硫酸、濃磷酸，最優選為濃硫酸。

6.一種由權利要求1-5任一項所述一種基于氮氧硫氯多重雜原子摻雜多孔碳材料為電極的3D打印柔性超級電容器，其特征在于：在電極附著量一定的情況下，隨著掃速的增大，循環伏安曲線穩定性好，即所述柔性超級電容器的具有良好的離子傳導能力，顯示出優異的電容性能。

7.一種由權利要求1-5任一項所述一種基于氮氧硫氯多重雜原子摻雜多孔碳材料為電極的3D打印柔性超級電容器，其特征在于：所述柔性超級電容器在1mV/s掃描速率下的比電容達到11mF/cm²，整個器件阻抗僅有6Ω，表現出良好的導電性能。

8.一種由權利要求1-5任一項所述一種基于氮氧硫氯多重雜原子摻雜多孔碳材料為電極的3D打印柔性超級電容器，其特征在于：當電流密度為0.2-1mA/cm²時，所述柔性超級電容器的比容量為2.6-6mF/cm²，容量保留率為40-50％。