一种柔性电极及其制备方法、巨能柔性即用即制储电器件技术

本发明专利技术提供了一种电极，包括柔性导电基体和复合在所述柔性导电基体上的具有氧化还原能力的金属盐；所述电极包括正极和/或负极。本发明专利技术提出了一种新型的柔性电极材料，采用具有氧化还原能力的金属盐和柔性导电基体结合，形成柔性电极材料，该电极材料在应用过程中，能够使储电器件同时具有高能量密度和高功率密度，而且具有柔性的特性。同时还能够即用即制，长期放置不需维护，仅在使用时，将电极和电解液混合形成有效储电器件，无需考虑储电器件的储存问题，使得储能器件的保质期大大延长，并且还具有再生功能。此外，本发明专利技术明显简化电极制备工艺，减少制造成本，不需要任何材料的合成步骤。

Flexible electrode and its preparation method, large energy flexibility, instant electricity storage device

The present invention provides an electrode comprising a flexible conductive substrate and a metal salt having redox ability compounded on the flexible conductive substrate; the electrode comprises a positive electrode and/or a negative electrode. The invention provides a novel flexible electrode material, which combines metal salts with redox ability and flexible conductive matrix to form flexible electrode material. The electrode material can make the storage device simultaneously have high energy density and high power density, and has flexible characteristics. At the same time, it can be ready-to-use, long-term placement without maintenance, only when in use, the electrode and electrolyte are mixed to form an effective storage device, without considering the storage of storage devices, making the storage life of the device greatly extended, and also has regeneration function. In addition, the invention obviously simplifies the electrode preparation process, reduces the manufacturing cost, and does not require any material synthesis steps.

【技术实现步骤摘要】
一种柔性电极及其制备方法、巨能柔性即用即制储电器件
本专利技术涉及储电器件
，涉及一种电极及其制备方法、柔性储电器件，尤其涉及一种柔性电极及其制备方法、巨能柔性即用即制储电器件。
技术介绍
储电器件是一个广义的概念，泛指能够储存电能的元件。在常用的储电器件中，二次电池和超级电容器都是近些年来领域内研究的热点。二次电池，是将化学能转换成电能的装置，一般简称为电池，放电后，能够用充电的方式使内部活性物质再生，把电能储存为化学能；需要放电时再次把化学能转换为电能。二次电池按其化学成分的不同可分为四类，分别为镍镉电池(NiCd)、镍氢电池(NiMH)、铅酸电池(PbSO4)、锂离子电池(Li+)和空气电池。特别是最近几年，随着可持续发展和绿色工业的日益突出，锂离子电池得到了广泛的研究和长足的发展，锂电池具有工作电压高、比能量高、循环寿命长、重量轻、自放电少、无记忆效应与性能价格比高等优点，已成为高功率电动车辆、人造卫星、航空航天等领域可充式电源的主要选择对象。而超级电容器，是指介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能装置，其容量可达几百至上千法。超级电容器是通过电极与电解质之间形成的界面双层来存储能量的新型元器件。当电极与电解液接触时，由于库仑力、分子间力及原子间力的作用，使固液界面出现稳定和符号相反的双层电荷，称其为界面双层。把双电层超级电容看成是悬在电解质中的2个非活性多孔板，电压加载到2个板上。加在正极板上的电势吸引电解质中的负离子，负极板吸引正离子，从而在两电极的表面形成了一个双电层电容器。原则上超级电容器是指由于物理变化，而具有储电功能的器件，但是随着超级电容器的发展，超级电容器也会涉及化学变化，与化学电池界限日益模糊。但是相比二次电池，超级电容器具有功率密度高，循环寿命长，工作温限宽，免维护以及绿色环保等特点。也就是说二次电池具有高的能量密度但其功率密度较低，超级电容器具有高的功率密度但其能量密度较低。所以二者在应用领域上各有所侧重，有所桎梏。因而，发展高能量密度、高功率密度储电新体系成为制约电能存储发展的关键。随着科技的快速发展和进步，柔性电子设备的出现改变着人们的生活方式，柔性电子设备需要具有柔性的储电部件。柔性储能器件是由柔性电极、电解液和柔性封装材料等组成，其中柔性电极的开发自然是研制的关键，但是现有的柔性电池都存在着能量密度较低等问题。更主要的是作为柔性电子设备，在实际市场化过程中还会存在诸多问题，库存放置周期长和无法循环再生，都是亟待解决的问题。如现有的储电器件在放置过程中，会面临自放电、失效等问题，而库存放置周期长，会导致企业在售出前，就需要定期淘汰储电器件，增加了生产成本，而无法循环再生，导致用户在使用后也会出现大量的浪费，也不符合绿色环保的发展理念。因而，如何得到一种更为适宜的储电器件，能够同时具有高能量密度和高功率密度，又能解决实际中存在的上述问题，已成为业内诸多具有前瞻性的研究人员广为关注的焦点之一。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种电极及其制备方法、柔性储电器件，特别是一种含有柔性电极的巨能即用即制储电器件。本专利技术提出了一种新型的电极材料，使得制备的储电器件同时具有高能量密度和高功率密度，而且还能够即用即制，无需考虑储电器件的储存问题，使用更加方便。本专利技术提供了一种电极，包括柔性导电基体和复合在所述柔性导电基体上的具有氧化还原能力的金属盐；所述电极包括正极和/或负极。优选的，所述金属盐的阳离子具有多价态；所述柔性导电基体包括碳纤维、碳布、金属箔、柔性多孔金属和泡沫金属中的一种或多种；所述正极中的第一金属盐的电化学电势值高于所述负极中的第二金属盐的电化学电势值。优选的，所述正极中的第一金属盐的电化学电势值减去所述负极中的第二金属盐的电化学电势值的差值大于等于0.5V；所述金属盐的阳离子的离子电负性值为1～2.7；所述金属盐中的金属元素包括p区金属元素、d区金属元素和镧系金属元素中的一种或多种。优选的，所述金属盐中的金属元素包括Fe、Cu、Ni、Co、Mn、Ti、V、Ce、Sn、Pr、Yb、Cr、Nb、Mo、Pb、Al、Ge、Ru和Zn中的一种或多种；所述金属盐中的阴离子包括氯离子、氢氧根离子、硫酸根离子、硝酸根离子、碳酸根离子、醋酸根、硫离子、溴离子、碘离子、钼酸根离子和铁氰根离子中的一种或多种。本专利技术提供了一种电极的制备方法，包括以下步骤：将具有氧化还原能力的第一金属盐与溶剂混合后，得到第一混合物；将具有氧化还原能力的第二金属盐与溶剂混合后，得到第二混合物；将正极柔性导电基体浸于上述步骤得到的第一混合物中，烘干后得到正极；将负极柔性导电基体浸于上述步骤得到的第二混合物中，烘干后得到负极；所述电极包括正极和/或负极。优选的，所述溶剂包括水和/或挥发性溶剂；所述混合物包括溶液和/或悬浊液；所述混合物的浓度为0.01～10mol/L。本专利技术提供了一种柔性储电器件，包括上述技术方案任意一项所述的电极或上述技术方案任意一项所述的制备方法制备的电极、隔膜材料和封装材料；所述电极中的正极和负极用隔膜材料隔开；所述电极和隔膜材料封装于封装材料内。优选的，所述柔性储电器件还包括独立的电解液；所述电解液在所述柔性储电器件使用前，注入所述柔性储电器件中；所述隔膜材料包括隔膜或固态电解质；所述固态电解质在所述柔性储电器件封装前，装入所述柔性储电器件中。优选的，所述电解液包括含有酸、碱和中性化合物中的一种或多种的溶液；所述酸包括硫酸、盐酸、硝酸和乙酸中的一种或多种；所述碱包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙和氢氧化镁中的一种或多种；所述中性化合物包括硫酸盐、氯化物、硝酸盐、铁氰化钾、亚铁氰化钾、碘化物和溴化物中的一种或多种；所述电解液的摩尔浓度为0.01～10mol/L；所述固态电解质包括酸、碱和中性化合物中的一种或多种，以及可以形成固体或半固体的载体。优选的，所述封装材料具有电解液注入口；所述电解液注入口可开启和封闭；所述柔性储电器件经多次使用达到寿命后，可再次充入电解液再生。本专利技术提供了一种电极，包括柔性导电基体和复合在所述柔性导电基体上的具有氧化还原能力的金属盐；所述电极包括正极和/或负极。与现有技术相比，本专利技术针对现有的二次电池具有高的能量密度但其功率密度较低，超级电容器具有高的功率密度但其能量密度较低的桎梏。提出了一种高能量密度、高功率密度储电新体系，解决了制约电能存储发展的关键问题。又针对现有的柔性电池都存在着能量密度较低等问题，更主要解决了实际应用中存在的库存放置周期长和无法循环再生的问题。本专利技术创造性的提出了一种新型的柔性电极材料，采用具有氧化还原能力的金属盐和柔性导电基体结合，形成柔性电极材料，该电极材料在应用过程中，能够使储电器件同时具有高能量密度和高功率密度，解决了现有的对电极材料的纳米化、复合化设计虽然能部分提高其性能，但不能完全释放其储能潜力的缺陷，进而解决了二次电池功率密度低和超级电容器能量密度低的问题；而且具有柔性的特性。同时还能够即用即制，长期放置不需维护，仅在使用时，将电极和电解液混合形成有效储电器件，无需考虑储电器件的储存问题，使得储能器件的保质期大大延长，解决了现有的储电器件长期放置失效的问题，使用更加方便。并且，在使用后达到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电极，其特征在于，包括柔性导电基体和复合在所述柔性导电基体上的具有氧化还原能力的金属盐；所述电极包括正极和/或负极。

【技术特征摘要】
1.一种电极，其特征在于，包括柔性导电基体和复合在所述柔性导电基体上的具有氧化还原能力的金属盐；所述电极包括正极和/或负极。2.根据权利要求1所述的电极，其特征在于，所述金属盐的阳离子具有多价态；所述柔性导电基体包括碳纤维、碳布、金属箔、柔性多孔金属和泡沫金属中的一种或多种；所述正极中的第一金属盐的电化学电势值高于所述负极中的第二金属盐的电化学电势值。3.根据权利要求1所述的电极，其特征在于，所述正极中的第一金属盐的电化学电势值减去所述负极中的第二金属盐的电化学电势值的差值大于等于0.5V；所述金属盐的阳离子的离子电负性值为1～2.7；所述金属盐中的金属元素包括p区金属元素、d区金属元素和镧系金属元素中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的电极，其特征在于，所述金属盐中的金属元素包括Fe、Cu、Ni、Co、Mn、Ti、V、Ce、Sn、Pr、Yb、Cr、Nb、Mo、Pb、Al、Ge、Ru和Zn中的一种或多种；所述金属盐中的阴离子包括氯离子、氢氧根离子、硫酸根离子、硝酸根离子、碳酸根离子、醋酸根、硫离子、溴离子、碘离子、钼酸根离子和铁氰根离子中的一种或多种。5.一种电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将具有氧化还原能力的第一金属盐与溶剂混合后，得到第一混合物；将具有氧化还原能力的第二金属盐与溶剂混合后，得到第二混合物；将正极柔性导电基体浸于上述步骤得到的第一混合物中，烘干后得到正极；将负极柔性导电基体浸于上述步骤得到的第二混合物中，烘干后得到负极；...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛冬峰，陈昆峰，梁晰童，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：吉林,22