柔性超级电容器及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种柔性超级电容器，包括：第一电极层、第二电极层和设置于所述第一电极层和第二电极层之间的胶体电解质层；所述第一电极层由碳纳米管和二氧化锰的复合膜层和复合于所述复合膜层上的聚氨酯膜层形成；所述第二电极层由碳纳米管和二氧化锰复合膜层和复合于所述复合膜层上的聚氨酯膜层形成；所述胶体电解质层由聚乙烯醇和无机酸形成；所述碳纳米管和二氧化锰复合膜层与胶体电解质层相接触。本发明专利技术的电容器由电极层和电解质层层状结构组成；同时，电极层由碳纳米管和二氧化锰的复合膜层和复合于所述复合膜层上的聚氨酯膜层形成，正是由于上述碳纳米管、二氧化锰和聚氨酯组分以及上述结构，使得本发明专利技术的柔性超级电容器形状可控、可裁剪。

Flexible super capacitor and method for making same

The present invention provides a flexible super capacitor includes a first electrode layer and the second electrode layer and is arranged on the colloidal electrolyte layer between the first and second electrode layers; the first electrode layer is composed of carbon nanotubes and manganese dioxide composite coatings and polyurethane composite film on the composite film formation; the second electrode layer is composed of carbon nanotubes and manganese dioxide composite coatings and polyurethane composite film on the composite film formation; the colloidal electrolyte layer is made of polyvinyl alcohol and inorganic acid; the carbon nanotubes and two manganese oxide composite film and colloidal electrolyte layer in contact. The capacitor of the present invention by the electrode layer and the electrolyte layer like structure; at the same time, electrode layer composed of carbon nanotubes and manganese dioxide composite coatings and polyurethane composite film on the composite film formation, it is because of these carbon nanotubes, manganese dioxide and polyurethane component and the structure of the flexible, controllable shape, super capacitor the invention can be cut.

【技术实现步骤摘要】
柔性超级电容器及其制备方法
本专利技术涉及新能源
，尤其是涉及一种柔性超级电容器及其制备方法。
技术介绍
太阳能电池、超级电容器等形状可控、可裁剪储能元件一般由柔性电极和凝胶电解质通过特定的方式组装而成，在拉伸，弯曲，折叠，裁剪等状态下仍保持优异的电化学性能。而成为新能源领域研究的热点。现有技术yangcheng公开了超级电容器，由可裁剪的乙烯、醋酸乙烯共聚物为基底，石墨烯作为电极材料，聚乙烯醇/硫酸钠作为凝胶电解质组装而成。但其公开的超级电容器形状不可控。
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柔性超级电容器，本专利技术提供的柔性超级电容器可裁剪并且形状可控。本专利技术提供了一种柔性超级电容器，包括：第一电极层、第二电极层和设置于所述第一电极层和第二电极层之间的胶体电解质层；所述第一电极层由碳纳米管和二氧化锰的复合膜层和复合于所述复合膜层上的聚氨酯膜层形成；所述第二电极层由碳纳米管和二氧化锰复合膜层和复合于所述复合膜层上的聚氨酯膜层形成；所述胶体电解质层由聚乙烯醇和无机酸形成；所述碳纳米管和二氧化锰复合膜层与胶体电解质层相接触。优选的，所述碳纳米管和二氧化锰的摩尔比为(1～3)：(1～2)。优选的，所述聚乙烯醇和无机酸的质量比为(1～10)：(1～10)。优选的，所述碳纳米管和二氧化锰的总质量与聚氨酯的质量比为(30～50)：(100～150)。优选的，所述无机酸选自硫酸、磷酸和盐酸中的一种或几种。本专利技术提供了一种如上述技术方案所述的超级电容器的制备方法，包括：将第一电极层、胶体电解质层和第二电极层压制，得到超级电容器；所述第一电极层或第二电极层由如下方法制备：由碳纳米管和二氧化锰的复合材料制备碳纳米管和二氧化锰的复合膜层；将聚氨酯涂覆在所述碳纳米管和二氧化锰的复合膜层上。优选的，所述碳纳米管和二氧化锰复合材料由如下方法制备：碳纳米管预处理后与高锰酸钾在酸性条件下混合，超声处理，微波条件下反应，得到碳纳米管和二氧化锰复合材料。优选的，所述微波的功率为600～800w；所述酸性条件的pH值为0.1～5；所述超声的功率为1～100KHz；时间为0.1～10h。优选的，所述压制压力为0.1～10Mpa；所述加压时间为1～60min。优选的，所述聚氨酯涂覆在所述碳纳米管和二氧化锰复合膜层上具体为：将聚氨酯溶解在溶剂中，加热搅拌，涂覆在碳纳米管和二氧化锰复合膜层上；所述加热温度为10～150℃；所述搅拌时间为0.1～10h；所述涂覆为滴涂或悬涂。与现有技术相比，本专利技术提供了一种柔性超级电容器，包括：第一电极层、第二电极层和设置于所述第一电极层和第二电极层之间的胶体电解质层；所述第一电极层由碳纳米管和二氧化锰的复合膜层和复合于所述复合膜层上的聚氨酯膜层形成；所述第二电极层由碳纳米管和二氧化锰复合膜层和复合于所述复合膜层上的聚氨酯膜层形成；所述胶体电解质层由聚乙烯醇和无机酸形成；所述碳纳米管和二氧化锰复合膜层与胶体电解质层相接触。本专利技术提供的柔性超级电容器由电极层和电解质层层状结构组成；同时，电极层由碳纳米管和二氧化锰的复合膜层和复合于所述复合膜层上的聚氨酯膜层形成，正是由于上述碳纳米管、二氧化锰和聚氨酯组分以及上述结构，使得本专利技术制备得到的柔性超级电容器在外力和高于转变温度的条件下可以折叠或扭曲到任意形状，并且在撤出外力和温度保持该形状；当温度再次达到转变温度时，改超级电容器能够恢复到最初形状，并且在裁剪前后其面积比电容能够保持不变。附图说明图1为本专利技术实施例1制备得到的功能化碳纳米管的SEM图；图2为本专利技术实施例1制备的二氧化锰/碳纳米管复合材料的SEM图；图3为本专利技术实施例1制备的二氧化锰/碳纳米管/形状记忆聚氨酯复合薄膜的扫电镜图；图4为本专利技术实施例1制备的二氧化锰/碳纳米管/形状记忆聚氨酯复合薄膜的截面扫描电镜图；图5为本专利技术实施例1制备的超级电容器在不同弯曲角度下的循环伏安曲线图；图6为本专利技术实施例1制备的组装超级电容器在折叠、定型、形状恢复前后的循环伏安曲线图；图7为本专利技术实施例1制备的超级电容器裁剪后循环伏安曲线图。具体实施方式本专利技术提供了一种柔性超级电容器，包括：第一电极层、第二电极层和设置于所述第一电极层和第二电极层之间的胶体电解质层；所述第一电极层由碳纳米管和二氧化锰的复合膜层和复合于所述复合膜层上的聚氨酯膜层形成；所述第二电极层由碳纳米管和二氧化锰复合膜层和复合于所述复合膜层上的聚氨酯膜层形成；所述胶体电解质层由聚乙烯醇和无机酸形成；所述碳纳米管和二氧化锰复合膜层与胶体电解质层相接触。本专利技术提供的柔性超级电容器包括第一电极层。所述第一电极层由碳纳米管和二氧化锰的复合膜层和复合于所述复合膜层上的聚氨酯膜层形成。在本专利技术中，碳纳米管和二氧化锰的复合膜层中，所述碳纳米管和二氧化锰的摩尔比优选为(1～3)：(1～2)；所述碳纳米管和二氧化锰的总质量与聚氨酯的质量比优选为(30～50)：(100～150)；更优选为(30～45)：(120～150)。本专利技术提供的柔性超级电容器包括第二电极层。所述第二电极层由碳纳米管和二氧化锰的复合膜层和复合于所述复合膜层上的聚氨酯膜层形成。在本专利技术中，碳纳米管和二氧化锰的复合膜层中，所述碳纳米管和二氧化锰的摩尔比优选为(1～3)：(1～2)；所述碳纳米管和二氧化锰的总质量与聚氨酯的质量比优选为(30～50)：(100～150)；更优选为(30～45)：(120～150)。本专利技术所述聚氨酯为形状记忆聚氨酯，结合碳纳米管和二氧化锰，可以制备得到的超级电容器具备形状记忆功能。使得本专利技术制备得到的柔性超级电容器在外力和高于转变温度的条件下可以折叠或扭曲到任意形状，并且在撤出外力和温度保持该形状；当温度再次达到转变温度时，改超级电容器能够恢复到最初形状，本专利技术相对于传统的柔性超级电容器；形状可控性能大大减少了形变后出现结构疲劳而破裂的问题，同时解决了电容器在形变过程中形状无法固定的不足，增加了电子设备功能多样化的实际需求。本专利技术所述第一电极层和第二电极层组成优选相同，即为对称结构。本专利技术提供的柔性超级电容器包括设置于所述第一电极层和第二电极层之间的胶体电解质层；所述胶体电解质层由聚乙烯醇和无机酸形成；所述碳纳米管和二氧化锰复合膜层与胶体电解质层相接触。在本专利技术中，所述聚乙烯醇和无机酸的质量比优选为(1～10)：(1～10)；更优选为(2～8)：(2～8)；最优选为(3～6)：(3～6)；所述无机酸优选选自硫酸、磷酸和盐酸中的一种或几种；更优选为选自硫酸和盐酸中的一种或几种；最优选为硫酸。本专利技术所述超级电容器仅仅包括电极层和胶体电解质层；省略了常规超级电容器的封装层等；结构更加简单。本专利技术提供了一种柔性超级电容器，包括：第一电极层、第二电极层和设置于所述第一电极层和第二电极层之间的胶体电解质层；所述第一电极层由碳纳米管和二氧化锰的复合膜层和复合于所述复合膜层上的聚氨酯膜层形成；所述第二电极层由碳纳米管和二氧化锰复合膜层和复合于所述复合膜层上的聚氨酯膜层形成；所述胶体电解质层由聚乙烯醇和无机酸形成；所述碳纳米管和二氧化锰复合膜层与胶体电解质层相接触。本专利技术提供的柔性超级电容器由电极层和电解质层层状结构组成；同时，电极层由碳纳米管和二氧化锰的复合膜层和复合于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柔性超级电容器，其特征在于，包括：第一电极层、第二电极层和设置于所述第一电极层和第二电极层之间的胶体电解质层；所述第一电极层由碳纳米管和二氧化锰的复合膜层和复合于所述复合膜层上的聚氨酯膜层形成；所述第二电极层由碳纳米管和二氧化锰复合膜层和复合于所述复合膜层上的聚氨酯膜层形成；所述胶体电解质层由聚乙烯醇和无机酸形成；所述碳纳米管和二氧化锰复合膜层与胶体电解质层相接触。

【技术特征摘要】
1.一种柔性超级电容器，其特征在于，包括：第一电极层、第二电极层和设置于所述第一电极层和第二电极层之间的胶体电解质层；所述第一电极层由碳纳米管和二氧化锰的复合膜层和复合于所述复合膜层上的聚氨酯膜层形成；所述第二电极层由碳纳米管和二氧化锰复合膜层和复合于所述复合膜层上的聚氨酯膜层形成；所述胶体电解质层由聚乙烯醇和无机酸形成；所述碳纳米管和二氧化锰复合膜层与胶体电解质层相接触。2.根据权利要求1所述的柔性超级电容器，其特征在于，所述碳纳米管和二氧化锰的摩尔比为(1～3)：(1～2)。3.根据权利要求1所述的柔性超级电容器，其特征在于，所述聚乙烯醇和无机酸的质量比为(1～10)：(1～10)。4.根据权利要求1所述的柔性超级电容器，其特征在于，所述碳纳米管和二氧化锰的总质量与聚氨酯的质量比为(30～50)：(100～150)。5.根据权利要求1所述的柔性超级电容器，其特征在于，所述无机酸选自硫酸、磷酸和盐酸中的一种或几种。6.一种如权利要求1～5任意一项所述的超级电容器的制备方法，其特征在于，包括：将第一电极层、胶体...

【专利技术属性】
技术研发人员：易国斌，马原原，罗洪盛，俎喜红，秦佩，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44