一种柔性超级电容器及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种柔性超级电容器及其制备方法，属于电容器领域。柔性超级电容器包括两层由离子渗透膜隔开的电极材料薄膜，并包括布置在两层薄膜之间的电解质和布置在两层电极材料薄膜外表面上的电触点，其中，两层电极材料薄膜采用化学沉积、刮涂或浸泡的方法沉积于离子渗透膜表面。本发明专利技术的超级电容器制备工艺简单，成本较低，适用于导电聚合物电极材料和无机电极材料。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，属于电容器领域。柔性超级电容器包括两层由离子渗透膜隔开的电极材料薄膜，并包括布置在两层薄膜之间的电解质和布置在两层电极材料薄膜外表面上的电触点，其中，两层电极材料薄膜采用化学沉积、刮涂或浸泡的方法沉积于离子渗透膜表面。本专利技术的超级电容器制备工艺简单，成本较低，适用于导电聚合物电极材料和无机电极材料。【专利说明】
本专利技术属于电容器领域，具体涉及。
技术介绍
超级电容器(supercapacitor ),是介于电池和传统电容器之间、能快速充放电、基于电极/溶液界面电化学过程的储能元件。由于具有高的能量密度、较长的循环使用寿命、环境友好和安全性高等优点，超级电容器已广泛应用于交通、移动通信、信息技术、航空航天和国防科技等领域。超级电容器的储存机理包括电化学双电层超级电容器和氧化还原超级电容器(赝电容)，电化学双电层电容器主要是利用电极材料对于正负离子的吸附性实现储能，而氧化还原超级电容器与电化学双层电容器不同之处在于主要是利用在电极表面或表面附近发生快速且可逆的氧化还原反应实现储能。随着越来越多可穿戴或者可卷绕的新型电子器件的产生，例如电子纸、可折叠显示器以及其他的多媒体器件，对于柔性储能装置的需求也越来越迫切，对于柔性超级电容器的研究越来越受到研究者的重视。与传统超级电容器相比，柔性超级电容器不仅需要电极材料拥有良好的电化学性能，更重要的是需要应用与柔性超级电容器的电极材料在弯曲或者折叠等状态下保持好的性能。申请号为201180043834.5的中国专利《柔性导电聚合物能量存储装置》中公开了一种如图1所示的柔性超级电容器及其制备方法，其中18为非导电薄膜层，14为导电聚合物薄膜，12为离子渗透膜，16为导电聚合物薄膜，20为非导电薄膜层。该超级电容器中包括两层由离子渗透膜隔开的导电聚合物薄膜，该导电聚合物薄膜是采用电化学沉积法沉积在导电衬底上，然后再从导电衬底上移除得到的，然后将该导电聚合物薄膜放置在离子渗透膜两侧形成堆叠，最后进行封装。该方法制备得到了柔性的、可卷绕、可折叠的超级电容器。此类超级电容器在制备过程中，存在如下缺陷:一是该超级电容器中的导电聚合物薄膜层的制备方法复杂，需要先在导电衬底上沉积，干燥后再从衬底上移除得到，操作方法复杂，并且在移除过程中可能破坏薄膜；二是从衬底上移除导电聚合物对薄膜本身和制备条件都有一定的要求，需要导电聚合物自身能形成柔性薄膜，这就使得该方法在实际应用过程中对电极材料有一定的要求和限制；三是无机电极材料自身不能形成韧性较好的柔性薄膜，在移除的过程中可能会造成破坏，这也限制了该方法的广泛应用。
技术实现思路
本专利技术针对
技术介绍
存在的缺陷，提出了一种新型的柔性超级电容器及其制备方法，以实现简化超级电容器的制备方法、降低超级电容器的制备成本以及使超级电容器适用于导电聚合物电极材料和无机电极材料的目的。本专利技术的技术方案如下:—种柔性超级电容器，包括两层由离子渗透膜隔开的电极材料薄膜，并包括布置在两层电极材料薄膜之间的电解质和布置在两层电极材料薄膜外表面上的电触点，其中，两层电极材料薄膜采用化学沉积、刮涂或浸泡的方法沉积于离子渗透膜表面。进一步地，柔性超级电容器周围还有围绕电极材料薄膜、离子渗透膜和电解质、电触点的用以封装的非导电材料。其中，电极材料为聚苯胺、聚吡咯、聚3，4-乙烯二氧噻吩等导电聚合物或氧化镍、氧化锰、氢氧化镍等无机材料。离子渗透膜为有机滤膜或PVDF膜。离子渗透膜的厚度为50-200 μ m ；电极材料薄膜的厚度为20-80 μ m。电解质为KOH、NaOH, H2SO4或有机电解质。一种柔性超级电容器的制备方法，包括以下步骤:(I)、采用化学沉积、刮涂或浸泡的方法在离子渗透膜两侧沉积电极材料薄膜；(2)、将步骤(I)中得到的两侧沉积有电极材料薄膜的离子渗透膜在电解质中浸泡10分钟到5小时；(3)、采用层叠的方式在电极材料薄膜的外表面设置电触点；(4)、将步骤(3)中得到的层叠结构放置在两层非导电材料层之间，封装得到柔性超级电容器。其中，步骤(I)中的离子渗透膜为有机滤膜或PVDF膜；离子渗透膜的厚度为50-200 μ m ；电极材料薄膜的厚度为20-80 μ m。其中，电极材料为聚苯胺、聚吡咯、聚3，4-乙烯二氧噻吩等导电聚合物或氧化镍、氧化锰、氢氧化镍等无机材料。离子渗透膜为有机滤膜或PVDF膜。离子渗透膜的厚度为50-200 μ m ；电极材料薄膜的厚度为20-80 μ m。电解质为KOH、NaOH, H2SO4或有机电解质。步骤(4)中的非导电材料为PE (聚乙烯)或者PET (聚对苯二甲酸乙二醇酯)。步骤4中采用塑封方法进行封装本专利技术提供的柔性超级电容器中采用化学沉积、刮涂或浸泡的方法在离子渗透膜两侧表面沉积电极材料薄膜，操作方法简单，制备成本低，适用于导电聚合物材料和无机电极材料；超级电容器的封装方法简易，为柔性超级电容器的制备与研究提供了重要的基础。【专利附图】【附图说明】图1为
技术介绍
提供的超级电容器的基本结构示意图。其中18为非导电薄膜层，14为导电聚合物薄膜，12为离子渗透膜，16为导电聚合物薄膜，20为非导电薄膜层。10代表由上述五层组成的超级电容器。图2为本专利技术提供的柔性超级电容器的基本结构示意图。其中I为离子渗透膜，2为电极材料薄膜，3为电触点，4为导电片，5为非导电薄膜封装材料。【具体实施方式】实施例1以聚苯胺为电极材料、有机滤膜为离子渗透膜、铜箔为电触点、PET为封装材料、KOH为电解质得到的柔性超级电容器的制备方法:步骤1:将有机滤膜裁成6cmX8cm的大小，依次用去油剂、去离子水和无水乙醇清洗表面；步骤2:在500mL烧杯中，加入340mL去离子水，8mL浓硫酸以及3mL的苯胺单体，搅拌30min,使其混合均勻；步骤3:将步骤I中清洗后的有机滤膜放入上述步骤2得到的混合溶液中，匀速搅拌2h ；步骤4:将2g过硫酸铵溶于60mL去离子水中，利用滴液漏斗将过硫酸铵溶液逐滴加入至步骤3中浸有有机滤膜的混合溶液中，匀速搅拌12h ；步骤5:反应完成后取出有机滤膜，用去离子水清洗表面，然后在空气中自然晾干，得到两侧沉积有聚苯胺电极材料的有机滤膜。步骤6:将步骤5中得到的两侧沉积有聚苯胺电极材料的有机滤膜裁成3cmX4cm的大小，然后在5mol/L的KOH溶液中浸泡30min ；步骤7:裁剪两块2.9cmX3.9cm大小的铜箔作为电触点，置于有机滤膜两侧聚苯胺薄膜的外表面，形成层叠结构；步骤8:将上述层叠结构放置在两层PET膜之间，并连接长条状铜片作为导电片，采用塑封机进行封装，得到聚苯胺超级电容器。其中导电片的作用是是为了将超级电容器的两个电极与外界电路或负载连接。有机滤膜既有隔离电极材料的作用，又具有电极材料的支撑基底和吸附电解质的作用。实施例2以氢氧化镍为电极材料、有机滤膜为离子渗透膜、铜箔为电触点、PET为封装材料、KOH为电解质得到的柔性超级电容器的制备方法:步骤1:将有机滤膜裁成6cmX8cm的大小，依次用去油剂、去离子水和无水乙醇清洗表面；步骤2:在40mL去离子水中加入10.5g硫酸镍，得到均匀的硫酸镍溶液；在30mL去离子水中加入2.03g过硫酸钾，得到过硫酸钾溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柔性超级电容器，包括两层由离子渗透膜隔开的电极材料薄膜，并包括布置在两层所述电极材料薄膜之间的电解质和布置在两层所述电极材料薄膜外表面上的电触点，其特征在于，两层所述电极材料薄膜采用化学沉积、刮涂或浸泡的方法沉积于所述离子渗透膜表面。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：贾春阳，陈俊，万中全，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51