一种基于多孔碳纤维布的全固态柔性超级电容器及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107221454A(43)申请公布日2017.09.29(21)申请号201710428188.3(22)申请日2017.06.08(71)申请人陕西师范大学地址710062陕西省西安市长安南路199号(72)发明人雷志斌张文亮于航郅磊李婷(74)专利代理机构西安永生专利代理有限责任公司61201代理人高雪霞(51)Int.Cl.H01G11/84(2013.01)H01G11/40(2013.01)H01G11/34(2013.01)H01G11/44(2013.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种基于多孔碳纤维布的全固态柔性超级电容器及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种基于多孔碳纤维布的全固态柔性超级电容器及其制备方法，以废旧棉纤维织物为原料制备多孔碳纤维布，所得多孔碳纤维布具有高的比表面积、分级多孔结构以及较高的电导率，同时依然能保留棉纤维原有的中空管状结构以及织物原有的紧密编织特质，因而可作为超级电容器的柔性电极使用，无需添加任何导电剂和粘结剂，即可组装成全固态柔性超级电容器器件，该器件可在不同弯曲状态下正常工作，表现出优异的柔韧性。本发明不但实现了废弃物的有效再利用，而且有效地降低了碳布的生产成本，具有明显的经济效益。同时，多孔碳纤维布的制备过程中避免了大量强酸的使用，绿色安全，制备步骤简单、过程可控，制备周期短、有利于工业化生产。CN107221454ACN107221454A权利要求书1/1页1.一种基于多孔碳纤维布的全固态柔性超级电容器的制备方法，其特征在于它由下述步骤组成：(1)制备碳纤维布将废旧棉纤维织物依次在丙酮、乙醇、去离子水中超声清洗，去除纤维表面的灰尘、杂质以及有机污染物后，干燥；将清洗并干燥后的棉纤维织物在氮气保护下升温至700～1000℃，恒温碳化60～120分钟，冷却至室温，得到碳纤维布；(2)制备KOH化学活化的多孔碳纤维布将步骤(1)得到的碳纤维布完全浸入KOH水溶液中，其中碳纤维布与KOH的质量比为1:(1～4)，待碳纤维布内部完全浸湿后，在100～120℃下蒸除水分，得到浸渍KOH的碳纤维布；将浸渍KOH的碳纤维布在氮气保护下升温至800～1000℃，恒温活化60～120分钟，冷却至室温，用去离子水清洗至溶液呈中性，干燥，得到KOH化学活化的多孔碳纤维布；(3)组装全固态柔性超级电容器取两块完全相同的步骤(2)得到的多孔碳纤维布，在凝胶电解质中浸渍3～10分钟，随后取出自然固化10～30分钟，以上浸渍、固化过程重复3次以上；然后将两块多孔碳纤维布堆叠在一起，并在两者之间涂抹一层凝胶电解质充当隔膜，形成三明治结构，将其在50～70℃下干燥，除去多余的水分后，即组装成全固态柔性超级电容器。2.根据权利要求1所述的基于多孔碳纤维布的全固态柔性超级电容器的制备方法，其特征在于：在步骤(1)中，将清洗并干燥后的棉纤维织物在氮气保护下升温至800℃，恒温碳化90分钟。3.根据权利要求1或2所述的基于多孔碳纤维布的全固态柔性超级电容器的制备方法，其特征在于：在步骤(1)中，升温速率为5～10℃/分钟。4.根据权利要求1所述的基于多孔碳纤维布的全固态柔性超级电容器的制备方法，其特征在于：在步骤(2)中，所述碳纤维布与KOH的质量比为1:3。5.根据权利要求1或4所述的基于多孔碳纤维布的全固态柔性超级电容器的制备方法，其特征在于：在步骤(2)中，所述KOH水溶液中KOH的质量-体积浓度为0.1～0.5g/mL。6.根据权利要求1所述的基于多孔碳纤维布的全固态柔性超级电容器的制备方法，其特征在于：在步骤(2)中，将浸渍KOH的碳纤维布在氮气保护下升温至800℃，恒温活化90分钟。7.根据权利要求1或6所述的基于多孔碳纤维布的全固态柔性超级电容器的制备方法，其特征在于：在步骤(2)中，升温速率为1～10℃/分钟。8.根据权利要求1所述的基于多孔碳纤维布的全固态柔性超级电容器的制备方法，其特征在于：在步骤(3)中，所述的凝胶电解质为KOH、聚乙烯醇和水的混合物，凝胶电解质中KOH的浓度为1mol/L、聚乙烯醇的质量-体积浓度为0.03～0.1g/mL。9.权利要求1所述方法制备得到的全固态柔性超级电容器。2CN107221454A说明书1/4页一种基于多孔碳纤维布的全固态柔性超级电容器及其制备方法技术领域[0001]本发明属于超级电容器技术领域，具体涉及一种基于多孔碳纤维布的全固态柔性超级电容器及其制备方法。背景技术[0002]超级电容器，也称电化学电容器，是通过电极表面快速的离子吸/脱附过程或可逆的氧化还原反应来储存电能。超级电容器的电化学性能介于二次电池与电解电容器之间，其功率密度远大于二次电池，同时