[发明专利]一种基于碳布的柔性超级电容器的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超级电容器的制备方法。

背景技术

近年来，随着消费电子产品的需求的急剧增大，有关柔性的、轻便可携带的电子器件成为了一个研究热点。柔性电子器件在可穿戴的显示元件、人造皮肤以及分布式传感器等方面都有很好的应用前景，因此受到人们越来越多的关注。

这些电子元件都需要轻便、高效的能量存储设备。传统的能量存储器件如电池存在循环寿命短的缺点，而超级电容由于具有更好的充放电循环寿命以及更高的功率密度，在能量存储方面比电池更有优势。

在超级电容的制备方面，碳基材料是用的最多的材料之一，如碳纳米管，石墨烯，活性碳，碳纳米洋葱，碳纤维等。人们可以利用碳材料在溶液中形成的双电层电容来存储电能，或者在碳材料表面制备一层具有赝电容特性的材料，进一步增加电容。

但是，由于利用这些材料制备电容的过程中一般都会用到苛刻的氧化还原过程并且用到大量的化学试剂，制备过程复杂且不易大规模生产。而且，为了避免电解液的漏液问题，应采用固态的电解质来制备超级电容。因此，迫切需要发展出一种简单低价的制备固态超级电容的方法。在此，我们提出一种简单的制备固态超级电容的方法，并对其电化学特性及能量存储特性进行了表征。

201010610593.5中公开了一种在碳布上生长碳纳米颗粒的方法，该方法可以在碳布上生产均匀的碳纳米颗粒，可用于制备柔性的场致电子发射冷阴极器件等。

发明内容

针对目前存在的问题，本发明提供了一种基于碳布的柔性超级电容器的制备方法，本发明的方法所制备的超级电容器件具有大的单位面积电容，且器件在弯折前后都能保持较好的电化学特性和稳定性。

实现本发明的目的所采用的具体技术方案如下。

一种基于碳布的柔性超级电容器的制备方法，具体为：

首先，在碳布上生长碳纳米颗粒、碳纳米管、氧化锌或氧化钨，或者在碳布上生成二氧化钼；

然后，在所述碳布上生长或生成的物质上制备氧化锰或导电聚合有机物，形成电极材料；

最后，通过固态电解质将两块电极材料叠在一起，中间用隔膜隔开，即制备成固态的超级电容器件。

所述生成的氧化钨或二氧化钼在制备氧化锰或导电聚合有机物前，先硫化成硫化钨和硫化钼。

进一步地，所述的二氧化钼是先通过在碳布上生长三氧化钼后，再经还原处理后得到。

进一步地，所述导电聚合物为聚吡咯、聚苯胺或者聚3，4-乙烯二氧噻吩。

进一步地，所述氧化锰或导电聚合物通过电化学沉积方法制备得到。

进一步地，所述导电聚合物通过溶液聚合方法制备得到。

本发明还公开了利用上述的制备方法制备的超级电容器。

本发明的技术效果体现在：制备柔性超级电容器的方法简单，易于控制和大面积制备，适宜大规模生产，制备的超级电容器件具有大的单位面积电容，且器件在弯折前后都能保持较好的电化学特性和稳定性。

附图说明

图1所示为碳布上依次沉积碳纳米颗粒和氧化锰纳米线之后的扫描电镜图片。

图2所示为在碳布上生长了碳纳米颗粒/氧化锰纳米线之后的电极在不同扫速下测得的循环伏安特性曲线。

图3所示为利用碳布/碳纳米颗粒/氧化锰纳米线复合结构及聚乙烯醇/磷酸制备的固态超级电容光学照片。

图4所示为为利用碳布/碳纳米颗粒/氧化锰纳米线复合结构及聚乙烯醇/磷酸制备的固态超级电容在不同弯曲程度下的循环伏安特性曲线。

图5所示为碳布/氧化锌/聚吡咯电极不同扫速下的循环伏安特性曲线。

图6所示为碳布/氧化钨/氧化锰电极在不同扫速下的循环伏安特性曲线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。

实施例1

1.将碳布切割成合适大小，放置在酒精灯火焰中心。一段时间之后移开碳布，对着酒精灯火焰一面的碳布上即覆盖一层黑色的碳纳米颗粒。

或者碳布上即生长了一层碳纳米管，具体为：通过磁控溅射、电子束沉积等在碳布上沉积一层薄的金属铁、钴、镍或者它们的合金，也可以将碳布在含有铁、钴、镍的盐的溶液中浸泡并高温退火之后，放置在酒精灯火焰中心。一段时间后移开碳布，碳布上即生长了一层碳纳米管。

2.将碳布翻面，重复步骤1。

3.将生长了碳纳米颗粒或者碳纳米管的碳布浸入一定浓度的醋酸锰和醋酸铵混合溶液中，通过电镀的方法在碳纳米颗粒上沉积一定量的氧化锰。