一种新型非对称纤维状柔性超级电容器的制备方法

文档序号:925641 发布日期:2021-03-02 浏览:14次 >En<

阅读说明:本技术 一种新型非对称纤维状柔性超级电容器的制备方法 (Preparation method of novel asymmetric fibrous flexible supercapacitor ) 是由 董立峰 张乾 杨丰键 章朝哲 于建华 隋静 董红周 于 2020-11-16 设计创作,主要内容包括:一种新型非对称纤维状柔性超级电容器的制备方法,其特征在于该方法利用原位生长的碳纳米管层为外电极,并利用一步法去除硬模板二氧化硅和灌装电解质溶液,主要包括以下步骤:首先,以高锰酸钾作为锰源,利用水热法在导电丝上沉积生长二氧化锰;其次,利用水热法在二氧化锰外包覆二氧化硅,利用浸渍法将金属催化剂附着于其表面,并利用化学气相沉积法制备碳纳米管层,然后将其与聚乙烯醇/氢氧化钾电解质溶液一同转移至反应釜中,在一定温度下保温一定时间,即得到了一种新型非对称纤维状柔性超级电容器。本发明的优点是原位生长的碳纳米管层外电极,使其相互间接触良好。在灌装电解质溶液的同时,刻蚀去除二氧化硅层,简化了工艺流程。(A preparation method of a novel asymmetric fibrous flexible supercapacitor is characterized in that the method utilizes a carbon nanotube layer grown in situ as an external electrode, and utilizes a one-step method to remove hard template silicon dioxide and fill electrolyte solution, and mainly comprises the following steps: firstly, taking potassium permanganate as a manganese source, and depositing and growing manganese dioxide on a conductive wire by using a hydrothermal method; secondly, coating silicon dioxide outside manganese dioxide by using a hydrothermal method, attaching a metal catalyst to the surface of the manganese dioxide by using an impregnation method, preparing a carbon nanotube layer by using a chemical vapor deposition method, transferring the carbon nanotube layer and a polyvinyl alcohol/potassium hydroxide electrolyte solution into a reaction kettle together, and preserving heat for a certain time at a certain temperature to obtain the novel asymmetric fibrous flexible supercapacitor. The invention has the advantage that the carbon nano tube layer with in-situ growth has good mutual contact with the outer electrode. When the electrolyte solution is filled, the silicon dioxide layer is removed by etching, so that the process flow is simplified.)

一种新型非对称纤维状柔性超级电容器的制备方法

技术领域

本发明属于新能源储能技术领域,涉及一种新型非对称纤维状柔性超级电容器的制备方法。

技术背景

随着人们对化石能源需求量的不断增大,环境污染也呈现出日益严重的态势,并影响到人类的正常生活和生产,此时,新型能源利用和储存方式的开发和研究已被人们提上日程。超级电容器是介于传统电容器和充电电池之间的一种新型的高效储能器件,它既具有电容器的快速充放电特点,又具有电池的储能特性。随着电子器件微型化的发展,柔性超级电容器受到了越来越广泛地关注,其中纤维状柔性超级电容器凭借其较小的尺寸,优异的机械稳定性以及较高的电化学性能被认为是一种极具潜力的电化学储能器件。根据电容器两电极相对位置的不同,纤维状柔性超级电容器一般可以分为平行结构纤维状超级电容器、缠绕结构纤维状超级电容器和同轴结构纤维状超级电容器等。其中,在同轴结构纤维状超级电容器中,内电极完全被外电极所包裹,从而使两电极有效面积的利用率最大化,同时也缩短了离子在电解质溶液中的传输距离,有效提高了电极活性物质的利用率,该同轴结构还可以保证超级电容器在发生弯曲或扭折时两电极不会发生剥离,从而延长了器件的使用寿命。另一方面,由于电容器内外电极的同轴结构特征,使得该类器件制作难度较大,工艺复杂。目前常用的方法是浸渍-提拉法和二维片状外电极包覆法。在浸渍-提拉法中,首先将基体浸入含有活性物质的溶液或胶体电解质溶液中,保持一定时间后取出并干燥,使电极活性物质或电解质溶液附着于一维基体表面。该方法的缺点是无法保证两电极间距离的一致性和电极活性物质与电解质溶液的良好接触,从而导致器件性能下降。在二维片状外电极包覆法中,利用外力的作用将经电解质溶液浸泡过的外电极包裹在内电极上,该方法的缺点是易造成器件中界面电阻较大且工艺比较复杂。为了解决这些问题,本专利提出了内外电极活性物质原位生长和一步法实现硬模板二氧化硅层去除和电解质溶液灌装的方法。

导电丝被用来作为纤维状柔性超级电容器内电极的集流体,其优良的导电性能和力学性能对其在超级电容器中的应用都是有利的。导电丝良好的导电性有力地解决了赝电容材料,例如,二氧化锰,导电性能差的缺点;导电丝优良的力学性能可以保障超级电容器具有更长的使用寿命。

本发明所涉及的一种新型非对称纤维状柔性超级电容器的制备方法,该工艺首先利用水热法在导电丝表面沉积生长二氧化锰赝电容材料,然后包覆硬模板二氧化硅层,并在其表面均匀分散钴基催化剂,并通过化学气相沉积法制备得到碳纳米管层,然后利用聚乙烯醇/氢氧化钾在水热条件下,将硬模板二氧化硅层刻蚀去除,同时完成电解质溶液灌装,最后得到了一种新型非对称纤维状柔性超级电容器。该方法克服了现有生产工艺的不足,工艺较为简单,适用范围广,具有重要的研究价值及应用前景。

9页详细技术资料下载
上一篇:一种医用注射器针头装配设备
下一篇:一种固液混合电容器及其制造方法

网友询问留言

已有0条留言

还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!

精彩留言,会给你点赞!

技术分类