[发明专利]一种柔性织物电容器电极材料的制备方法

说明书

本发明属于超级电容器技术领域，特别是指一种高活性物质负载量的柔性织物电容器电极材料的制备方法。先将羧甲基壳聚糖/粘胶共混无纺布进行溶胀交联，然后采用浸渍‑干燥法制备多壁碳纳米管/无纺布导电材料，最后采用原位化学氧化聚合法将吡咯单体聚合到多壁碳纳米管/无纺布导电材料上，得到高活性物质负载量的柔性织物电容器电极材料。本发明采用的柔性基底材料为羧甲基壳聚糖/粘胶共混无纺布，其中羧甲基壳聚糖为水溶性高分子材料，其在交联剂水溶液中的溶胀促使织物的比表面积增大，并且可以填充织物中的孔隙可以大幅度提高织物空间利用率，有利于大量负载电活性物质，是一种理想的柔性电极的支撑材料。

技术领域

本发明属于超级电容器技术领域，特别是指一种高活性物质负载量的柔性织物电容器电极材料的制备方法。

背景技术

电化学电容器是一种介于传统电容器和电池之间的新型储能器件，电极材料是决定超级电容器性能的关键因素。纤维材料具有其它片材难以比拟的比表面大的特点，将织物作为能量存储单元的载体，通过导电纳米结构物质在其表面的组装可形成轻型电池电极和电化学电容器，织物基功能材料因具有轻薄、柔软、可折叠，便于与服装进行集成的优点而当今材料领域中的研究热点。

导电聚合物是一类具有导电性的聚合物材料，具有独特的结构和优异的物理和化学特性，易于合成，电化学活性高，导电性好，成本低廉，适宜作为超级电容器的电极，成为近几年来超级电容器研究的新热点。其中聚吡咯还具有质轻、低成本和无毒性的特点，更满足织物电极柔性可穿戴的特性。由于聚吡咯在充放电过程中分子链容易发生膨胀或收缩而被破坏，致使聚吡咯作为电极材料时超级电容器的循环性能变差，电容性能出现明显的衰减。为了提高聚吡咯电极材料的在超级电容器中的循环稳定性和电容性能研究者通过制备聚吡咯复合材料来弥补聚吡咯材料的不足，将聚吡咯与碳纳米管复合能够改善聚吡咯的链结构导电性能机械稳定性等。

两种不同性质的电极活性物质复合时二者之间的结合及其在柔性衬底上的粘附问题是主要的技术难点，现阶段多采用多次溶液浸渍的方法，该方法界面粘附力较弱易造成表面功能层脱落，另外常见的方法则是将电极活性物质加入粘合剂中再涂敷在织物表面，粘合剂的加入可能造成电极材料整体电阻的增加，同时不利于多孔结构的形成。大量的研究工作着力于提高电活性材料的负载量。针对以上问题，本发明提出一种高活性物质负载量的柔性织物电容器电极的制备方法，操作简单、成本低，对柔性超级电容器的应用领域具有重要意义。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种高活性物质负载量的柔性织物电容器电极材料的制备方法，先将羧甲基壳聚糖/粘胶共混无纺布进行溶胀交联，然后采用浸渍-干燥法制备多壁碳纳米管/无纺布导电材料，最后采用原位化学氧化聚合法将吡咯单体聚合到多壁碳纳米管/无纺布导电材料上，得到高活性物质负载量的柔性织物电容器电极材料。旨在制备出具有大质量负载、高面积比电容的织物电极。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种高活性物质负载量的柔性织物电容器电极材料的制备方法，步骤如下：

（1）羧甲基壳聚糖/粘胶共混无纺布的溶胀交联：将羧甲基壳聚糖/粘胶共混无纺布浸入交联剂水溶液中3-15分钟后取出，置于烘箱中交联干燥，得到交联的羧甲基壳聚糖/粘胶共混无纺布；

（2）碳纳米管/无纺布柔性复合材料的制备：将交联的羧甲基壳聚糖/粘胶共混无纺布浸入到羧基化碳纳米管水分散液中，浸泡2-30分钟后将其取出，置于烘箱中干燥，烘干后得到碳纳米管/无纺布柔性复合材料；

（3）高活性物质负载量的柔性织物电容器电极的制备：将碳纳米管/无纺布柔性复合材料浸入吡咯水溶液中，浸润0.5-2小时后，将三氧化铁的水溶液滴加到反应液中，滴加结束后继续反应0.5-4小时结束反应，反应结束后用水清洗材料，干燥后得到高活性物质负载量的柔性织物电容器电极。

所述步骤（1）中羧甲基壳聚糖/粘胶共混无纺布中羧甲基壳聚糖纤维的质量百分数为20-60%。