一种凯夫拉纳米纤维增强柔性固态线状超级电容器的制备方法技术

一种凯夫拉纳米纤维增强柔性固态线状超级电容器的制备方法，本发明专利技术涉及超级电容器的制备方法。本发明专利技术要解决现有技术存在制备全固态线状超级电容器使用的凝胶机械性能低，通过生成交链聚合物的方法提高凝胶聚合物的机械性能，但力学强度仍然有限并且常以牺牲材料韧性为代价的问题。方法：一、凯夫拉纳米纤维的制备；二、电容器的组装；三、电解质的制备；四、电解质的灌注；五、电容器的干燥。本发明专利技术用于一种凯夫拉纳米纤维增强柔性固态线状超级电容器的制备方法。

Preparation method of flexible linear solid super capacitor, a nano fiber reinforced Kevlar

Preparation method of flexible linear solid super capacitor, a nano Kevlar fiber reinforced, the invention relates to a preparation method of super capacitor. The present invention is to solve the problems of existing technology for preparing gel mechanical properties of all solid state supercapacitor using linear low cross-linked polymer produced by the method of improving the mechanical properties of gel polymer, but the mechanical strength is still limited and often at the expense of the cost of the material toughness. Methods: a Kevlar nano fiber preparation; assembling capacitor, two; three, four, the preparation of electrolyte; electrolyte perfusion; five capacitor, drying. The invention is used for the preparation of flexible linear solid super capacitor, a Kevlar fiber reinforced nano.

【技术实现步骤摘要】
一种凯夫拉纳米纤维增强柔性固态线状超级电容器的制备方法
本专利技术涉及超级电容器的制备方法。
技术介绍
与传统锂离子电池相比，超级电容器在功率密度、充放电速率及循环寿命等方面有着得天独厚的优势。而随着更多的便携式产品进入到人们视野，对超级电容器在可穿戴便携储能器件方面有着越来越多的需求。与平行板电容器相比，固态线状超级电容器有着更轻的质量，更小的体积和更好的柔性并且更加安全，可以方面的集成到便携式电子器件之中。现阶段制备全固态线状超级电容器常采用离子可导凝胶配合传输离子构建电解质关键材料。这要求其离子电导率高、电化学稳定窗口稳定，工作不分解和成形性好。常见的凝胶有聚乙烯醇(PVA)、聚氧乙烯(PEO)、聚氧丙烯(PPO)及聚丙烯腈(PAN)等。但可以发现为了满足更高离子电导率，需要降低共聚物的结晶态和增加分子链柔性，结果常导致凝胶机械性能常常不足(<80MPa)而大大降低电容器的应用范围。现阶常通过生成交链聚合物的方法提高凝胶聚合物的机械性能，常见方法有共聚法、嫁接法等(如偏氟乙烯VDF生成共聚物PVDF)，但力学强度仍然有限并且常以牺牲材料韧性为代价，不能实际解决固态线状超级本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种凯夫拉纳米纤维增强柔性固态线状超级电容器的制备方法，其特征在于它是按照以下步骤进行的：一、凯夫拉纳米纤维的制备：取凯夫拉浆粕在真空干燥箱中干燥12h～24h，得到干燥后的凯夫拉纤维，将叔丁醇钾与干燥后的凯夫拉纤维置于二甲基亚砜/甲醇混合液中，磁力搅拌2天～7天，即得到深红色的凯夫拉纳米溶液；所述的叔丁醇钾与干燥后的凯夫拉纤维的质量比为(0.5～1):1；所述的叔丁醇钾的质量与二甲基亚砜/甲醇混合液的体积比为(5～15)g:200mL；所述的二甲基亚砜/甲醇混合液中二甲基亚砜与甲醇的体积比为(20～60):1；二、电容器的组装：将两根长度为1cm～30cm的CVD生长碳纳米管纤维穿过两端开口...

【技术特征摘要】
1.一种凯夫拉纳米纤维增强柔性固态线状超级电容器的制备方法，其特征在于它是按照以下步骤进行的：一、凯夫拉纳米纤维的制备：取凯夫拉浆粕在真空干燥箱中干燥12h～24h，得到干燥后的凯夫拉纤维，将叔丁醇钾与干燥后的凯夫拉纤维置于二甲基亚砜/甲醇混合液中，磁力搅拌2天～7天，即得到深红色的凯夫拉纳米溶液；所述的叔丁醇钾与干燥后的凯夫拉纤维的质量比为(0.5～1):1；所述的叔丁醇钾的质量与二甲基亚砜/甲醇混合液的体积比为(5～15)g:200mL；所述的二甲基亚砜/甲醇混合液中二甲基亚砜与甲醇的体积比为(20～60):1；二、电容器的组装：将两根长度为1cm～30cm的CVD生长碳纳米管纤维穿过两端开口的聚丙烯管，通过夹子将两根CVD生长碳纳米管纤维及聚丙烯管两端平行固定，且两根CVD生长碳纳米管纤维之间边缘的水平距离为50nm～100nm，得到内置CVD生长碳纳米管纤维的聚丙烯管，向内置CVD生长碳纳米管纤维的聚丙烯管中注入深红色的凯夫拉纳米溶液，得到注入凯夫拉纳米溶液的聚丙烯管，然后将注入凯夫拉纳米溶液的聚丙烯管置于去离子水中，反去质子化反应至凯夫拉纳米纤维完全固化，剥离聚丙烯管，得到凯夫拉纳米纤维凝胶，用去离子水清洗凯夫拉纳米纤维凝胶，得到电容器；所述的聚丙烯管的长度为0.5cm～28cm，直径为1mm～5mm；且CVD生长碳纳米管纤维的长度大于聚丙烯管的长度；三、电解质的制备：将聚乙烯醇与质量百分数为75％～100％的磷酸混合均匀，得到混合物，将混合物置于温度为80℃～90℃的去离子水中搅拌1h～3h溶解，得到凝胶电解液；所述的聚乙烯醇与质量百分数为75％～100％的磷酸的质量比为(0.5～2):1；所述的聚乙烯醇的质量与温度为80℃～90℃的去离子水的体积比为(5～10)g:100mL；四、电解质的灌注：将电容器浸入凝胶电解液中，在温度为50℃～70℃及搅拌速度为10r/s～30r/s的条件下，溶剂置换反应24h～72h，取出，得到灌注好的电容器；五、电容器的干燥：将灌注好的电容器置于温度为50℃～60℃的烘箱中干燥12h～24h，取出，即得到凯夫拉纳米纤维增强柔性固态线状超级电容器。2.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨明，曹文鑫，杨磊，齐小东，侯莹，朱嘉琦，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23