[发明专利]纤维型平行结构柔性石墨烯纤维超级电容器、制法及系统

权利要求书

1.一种纤维型平行结构柔性石墨烯纤维超级电容器，其特征在于包括石墨烯纤维芯层，环绕所述芯层设置的聚合物电解质层，以及，与所述聚合物电解质层一侧平行肩并肩并股设置的平行石墨烯纤维层。

2.根据权利要求1所述的纤维型平行结构柔性石墨烯纤维超级电容器，其特征在于：所述石墨烯纤维芯层的直径为20～120μm；和/或，所述聚合物电解质层的厚度为2～20μm；和/或，所述平行石墨烯纤维层的厚度为20～120μm；和/或，所述超级电容器的直径为40～260μm。

3.一种纤维型平行结构柔性石墨烯纤维超级电容器的制备方法，其特征在于包括：将由纺丝液形成的第一液流、由凝胶电解质水溶液形成的第二液流、由纺丝液形成的第三液流同时注入凝固浴，且使第二液流环绕第一液流分布，第三液流与第一液流、第二液流形成的同轴液流体相并联平行设置，从而形成纤维型平行结构柔性石墨烯纤维超级电容器；其中，所述纺丝液包含均匀分散的氧化石墨烯及还原剂，所述凝胶电解质水溶液包含高分子聚合物。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于包括：将所述第一液流、第二液流和第三液流同时注入凝固浴后，浸泡5min以上，形成所述纤维型平行结构柔性石墨烯纤维超级电容器。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述纺丝液中氧化石墨烯的含量为5～20mg/ml，还原剂的浓度为5～200mg/ml；优选的，所述还原剂包括维生素C；

优选的，所述纺丝液中氧化石墨烯与还原剂的质量比为1：5～1：20；

和/或，所述凝胶电解质水溶液中高分子聚合物的浓度为5～20mg/ml；

和/或，所述高分子聚合物包括聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠和黄原胶中的任意一种或两种以上的组合。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于包括：分别将第三液流、第二液流、第一液流以0.2～0.8ml/min、0.8～2ml/min、0.2～0.8ml/min的流速注入所述凝固浴；

和/或，所述凝固浴含有2～5wt％CaCl₂，其中的溶剂为乙醇/水溶液，所述乙醇/水溶液包含体积比为3:1～5:1的乙醇与水的均匀混合物。

7.由权利要求3-6中任一项所述方法制备的纤维型平行结构柔性石墨烯纤维超级电容器，其特征在于包括石墨烯纤维芯层，环绕所述芯层设置的聚合物电解质层，以及，与所述聚合物电解质层一侧平行肩并肩并股设置的平行石墨烯纤维层。

8.根据权利要求7所述的纤维型平行结构柔性石墨烯纤维超级电容器，其特征在于：所述石墨烯纤维芯层的直径为20～120μm；和/或，所述聚合物电解质层的厚度为2～20μm；和/或，

所述平行石墨烯纤维层的厚度为20～120μm；和/或，所述超级电容器的直径为40～260μm。

9.应用于权利要求3-6中任一项所述方法的纤维型平行结构柔性石墨烯纤维超级电容器制备系统，其特征在于包括：

纺丝针头，其包括用以分别挤出第一液流、第二液流、第三液流的第一液流通道、第二液流通道和第三液流通道，所述第二液流通道环绕第一液流通道分布，第三液流通道与第一液流、第二液流形成的同轴通道相并联平行分布；

凝固浴，其用以同时接收所述纺丝针头挤出的第一液流、第二液流和第三液流。

10.根据权利要求9所述的制备系统，其特征在于：所述纺丝针头包括同轴设置的第一针头、第二针头，与所述第一针头和第二针头肩并肩设置的第三针头，第三针头的内腔形成第三液流通道，第一液流通道、第二液流通道分别形成第一针头与第二针头之间、第二针头与第三针头之间；和/或，用于分隔第一液流通道与第二液流通道的壁以及用于分隔第二液流通道与第三液流通道的壁的厚度为0.05～0.3mm；和/或，所述第一液流通道、第二液流通道、第三液流通道的直径分别为0.2～0.8mm、1～3mm、0.2～0.8mm；

和/或，所述的制备系统还包括：驱动装置，其至少用于驱使凝固浴相对于纺丝针头的中心线旋转。