[发明专利]一种轻质柔性中空复合超级电容器电极材料的制备方法

权利要求书

1.一种轻质柔性中空碳复合超级电容器电极材料的制备方法，包括：

(1)将单壁碳纳米管加入溶剂中，超声分散，然后加入的2-乙酸酯基-丙烯酸铵-丙烯腈共聚物，搅拌溶解，得到同轴静电纺的皮层溶液；将聚甲基丙烯酸甲酯或苯乙烯丙烯腈共聚物加入溶剂中，搅拌溶解，得到同轴静电纺的芯层溶液；其中皮层溶液中单壁碳纳米管的质量分数为1～5％，2-乙酸酯基-丙烯酸铵-丙烯腈共聚物的质量分数为15～21％；芯层溶液中的聚甲基丙烯酸甲酯或苯乙烯丙烯腈共聚物的质量分数为26～32％；

(2)采用步骤(1)得到的同轴静电纺的皮层溶液和芯层溶液进行同轴静电纺，得到亚微米纤维，然后在空气气氛中预氧化，氮气气氛中碳化，得到含碳纳米管的亚微米中空碳纤维；

(3)将步骤(2)得到的亚微米中空碳纤维与苯胺、引发剂、催化剂加入溶剂中，进行原位聚合，经真空抽滤、水洗、真空干燥得到中空碳纤维/碳纳米管/聚苯胺复合超级电容器电极材料；其中苯胺、引发剂、催化剂的摩尔比为0.01～0.05：0.005～0.01：0.5～1.5。

2.根据权利要求1所述的一种轻质柔性中空复合超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的单壁纳米管为羧基或氨基改性碳纳米管，直径为4～5nm，长度为0.5～1.5um；溶剂为二甲基甲酰胺。

3.根据权利要求1所述的一种轻质柔性中空复合超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中超声分散的时间为20～35min；搅拌溶解的工艺参数：搅拌溶解温度为50～75℃，搅拌溶解时间为12～24h。

4.根据权利要求1所述的一种轻质柔性中空复合超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中同轴静电纺的工艺参数为：正电压14～17kV，负电压-3～-1kV，接收距离为10～20cm，推进总速率为1mL/h，其中皮层溶液与芯层溶液的推进速率比为1：1～5：1。

5.根据权利要求1所述的一种轻质柔性中空复合超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中预氧化的工艺参数为：预氧化温度为280～300℃，预氧化时间为60～90min；碳化的工艺参数为：碳化温度为1100～1200℃，碳化时间为90～120min。

6.根据权利要求1所述的一种轻质柔性中空复合超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中的含碳纳米管的亚微米中空碳纤维的直径为0.7～1.5μm，壁厚为100～180nm。

7.根据权利要求1所述的一种轻质柔性中空复合超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中的引发剂为过硫酸铵；催化剂为硫酸；溶剂为去离子水。

8.根据权利要求1所述的一种轻质柔性中空复合超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中原位聚合的工艺参数为：原位聚合温度为0～5℃，聚合时间为22～26h。

9.根据权利要求1所述的一种轻质柔性中空复合超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中真空干燥的工艺参数为：真空干燥温度为60～80℃，真空干燥时间为8～12h。