[发明专利]柔性全固态非对称纤维状储能器件及其制作方法

说明书

本发明公开了一种柔性全固态非对称纤维状储能器件及其制作方法。所述柔性全固态非对称纤维状储能器件包括柔性全固态非对称纤维状储能器件，包括相互配合的纤维状正极、纤维状负极和电解质；所述正极包括柔性导电纤维和形成于柔性导电纤维表面的三维过渡双金属化合物纳米线阵列，其中，过渡双金属化合物纳米线竖立于导电纤维表面。本发明实施例提供的纤维状超级电容器具有高体积能量密度、高体积容量比、较好的电化学性能和机械柔韧性。

技术领域

本发明涉及一种超级电容器，特别涉及一种柔性全固态非对称纤维状储能器件及其制作方法，属于材料技术领域。

背景技术

柔性电化学储能器件因为在柔性显示器，分布式传感器和可穿戴式电子器件等下一代便携式及柔性可穿戴电子产品中具有广阔的应用前景而受到了广泛关注。在柔性电池、柔性超级电容器等几类柔性电源中，柔性固态非对称超级电容器(ASC)因其充/放电快，循环寿命长，安全性高以及与传统电池相当的能量密度，而被认为是最先进的柔性储能器件之一。随着可穿戴电子技术产业的飞速提升和发展，迫切需要电化学性能，柔韧性以及纺织特性更高的匹配电源；柔性纤维状超级电容器(FSC)由于其体积小，质量轻，机械柔韧性高且可编织性强而成为可穿戴电子设备较为理想的柔性可穿戴电源器件之一。但是当前纤维状超级电容器能量密度偏低，严重限制了柔性纤维状超级电容器的实际应用和发展前景，现有技术主要是通过采用具有较高比容量的金属氧化物材料来提升器件的体积比能量密度。但是，由于金属氧化物材料的导电性比较低，限制了超级电容器性能的提升程度。如何制备出高能量密度和高功率密度特性兼备的纤维状超级电容器是该研究领域的主要技术难题。

发明内容

本发明的主要针对当前纤维状超级电容器体积比能量密度低的问题，提供一种柔性全固态非对称纤维状储能器件及其制作方法，以克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种柔性全固态非对称纤维状储能器件，包括相互配合的纤维状正极、纤维状负极和电解质；所述正极包括柔性导电纤维和形成于柔性导电纤维表面的三维过渡双金属化合物纳米线阵列，其中，过渡双金属化合物纳米线竖立于柔性导电纤维表面。

进一步的，所述负极包括柔性导电纤维和竖立于柔性导电纤维表面的氮化钒纳米片。

优选的，所述氮化钒纳米片的厚度为10-500nm，长度为50nm-5μm。

进一步的，所述正极、负极中的至少一者表面包裹有电解质，且所述正极与负极相互缠绕。

优选的，所述正极、负极的表面均包裹有电解质。

进一步的，所述过渡双金属化合物纳米线长度为100nm-80μm，直径为 10nm-80nm。

优选的，所述过渡双金属化合物纳米线的材质包括过渡双金属硫化物或过渡双金属磷化物。

优选的，所述过渡双金属硫化物包括NiCo₂S₄，所述过渡双金属磷化物包括 CoNiP。

进一步的，所述柔性导电纤维包括碳纳米管纤维。

进一步的，所述柔性导电纤维的直径为5-80μm。

进一步的，所述电解质选自凝胶电解质。

优选的，所述凝胶电解质包括中性的凝胶电解质和碱性的凝胶电解质。

更优选的，所述中性的凝胶电解质包括聚乙烯醇和氯化锂，但不限于此。

更优选的，所述碱性的凝胶电解质包括聚乙烯醇和氢氧化钾，但不限于此。

进一步的，所述柔性全固态非对称纤维状储能器件包括电容器。