[发明专利]柔性复合电极及其制备方法、柔性储能器件

说明书

本申请属于电容器技术领域，尤其涉及一种柔性复合电极及其制备方法，以及一种柔性储能器件。其中，柔性复合电极的制备方法，包括以下步骤：将电化学聚合单体和柔性增强物溶解于溶剂中，得到电解液；构建电极体系，将所述电解液添加到所述电极体系中，进行电解反应，在工作电极表面形成柔性复合薄膜，分离得到柔性复合电极。本申请柔性复合电极的制备方法，通过一步电解法，便可合成聚合物基体和柔性增强物的柔性复合电极，工艺简单，制备条件温和，适用于工业化大规模生产和应用；且制备的柔性复合电极尺寸可灵活调控，根据不同的应用需求可选择对应尺寸大小的工作电极，从而高效合成柔韧性能优异的复合电极，尤其适用于微型柔性储能器件中。

技术领域

本申请属于电容器技术领域，尤其涉及一种柔性复合电极及其制备方法，以及一种柔性储能器件。

背景技术

随着小型微电子学的飞速发展，可穿戴传感器、表皮电子和纳米机器人等各种应用，对便携式或植入式微系统的需求不断增加。超薄、超轻型便携式电子设备的快速发展受到小型储能装置发展的限制。解决这一挑战的一种方法是制造高能量密度、灵活设计和长寿命的微型储能设备。目前，大多数微型设备依靠电池提供所需的能量和动力，开发能够为小型微电子设备供电的动力装置变得非常重要。微型超级电容器，具有足够的功率密度和快速的频率响应，是先进小型化储能设备的首选。尤其是微型柔性超级电容器，具有高功率和能量密度、高速率能力和循环稳定性，这使得它们对未来各种电子应用非常有吸引力。然而，相对较差的电源处理能力和有限的电池寿命，阻碍了它们对需要高电流峰值的系统的适用性。

目前，针对柔性电极的制备方法主要有：金属有机化合物气相沉积法、溶胶凝胶法、催化化学气相沉积法、金属有机化合物热分解法、等离子增强化学气相沉积法、液态源雾化化学沉积法、脉冲激光沉积法、抽滤和滅射法等。这些方法无论是在设备还是技术要求等方面都存在一定的弊端。

发明内容

本申请的目的在于提供一种柔性复合电极及其制备方法，以及一种柔性储能器件，旨在一定程度上解决现有微型柔性超级电容器中柔性电极制备方法复杂，且难以实现大面积柔性电极制备的技术问题。

为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：

第一方面，本申请提供一种柔性复合电极的制备方法，包括以下步骤：

将电化学聚合单体和柔性增强物溶解于溶剂中，得到电解液；

构建电极体系，将所述电解液添加到所述电极体系中，进行电解反应，在工作电极表面形成柔性复合薄膜，分离得到柔性复合电极。

进一步地，所述电解反应的条件包括：在电压为10～15V的条件下电解10～30分钟。

进一步地，所述电解液中还添加有导电剂。

进一步地，所述电化学聚合单体选自吡咯、苯胺、噻吩中的至少一种。

进一步地，所述柔性增强物选自Ti₂C、石墨烯、碳纳米球、碳纳米管中的至少一种。

进一步地，所述导电剂选自苯磺酸钠、对甲苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的至少一种。

进一步地，所述电解液中，所述电化学聚合单体的浓度为8～10mg/mL，所述柔性增强物的浓度为0.5～1.5mg/mL，所述导电剂的浓度4～6mg/mL。

进一步地，所述电解液中所述溶剂选自水。

进一步地，所述电极体系选自三电极体系，包括工作电极、对电极和参比电极。

进一步地，所述工作电极选自惰性金属片、导电玻璃片、碳电极片中的一种；

进一步地，所述对电极选自铂对电极、碳对电极中的一种。