一种以不锈钢弹簧为基底的可拉伸超级电容器制造技术

本发明专利技术公开了一种以不锈钢弹簧为基底的可拉伸超级电容器，不锈钢弹簧为基底，在弹簧表面原位生长或涂覆的内外两层电极以及两电极之间的凝胶电解质，整个器件外部以柔性高聚物材料进行封装以防止电解质泄漏。不锈钢弹簧一方面用作内层电极的集流体，另一方面为器件提供优良的可拉伸性；内层电极选自碳材料，金属氧化物以及导电聚合物等材料；电解质选用高聚物/电解质凝胶体系，如PVA/H2SO4，PVA/H3PO4等；外层电极由碳纳米管或MXene卷绕而成。本发明专利技术能够在较大的拉伸应变下正常工作。在不影响其性能的前提下，预期拉伸应变最高可达100％，有效利用弹簧结构件的外部空间，可以应用到诸如高速列车无线监测等系统中。

【技术实现步骤摘要】
一种以不锈钢弹簧为基底的可拉伸超级电容器
本专利技术涉及超级电容器，特别是能够在较大拉伸应力下正常工作的超级电容器。
技术介绍
作为一种新兴的能量存储设备，超级电容器具有功率密度高、充放电速率快以及循环寿命长等特点，近年来一起了人们的广泛关注。在某些领域可以作为电池的补充甚至取代电池。随着可穿戴设备和柔性显示设备的发展，柔性供能器件引起了研究者们的广泛研究兴趣。传统的柔性电池/电容器只能在简单的弯曲，扭曲条件下保持性能稳定，而在较大的拉伸、压缩应变下常常会失效。因而，开发出能在较大拉伸/压缩应变下正常工作的超级电容器具有重要意义。对于可拉伸超级电容器，其内部所有结构材料以及封装材料都必须具有良好的耐拉伸性。目前部分研究者开发的可拉伸超级电容器多采用橡胶或者聚氨酯为可拉伸基底，受高分子材料的特性限制，这些基底在较低温度下会发生高弹态-玻璃态转变，从而丧失可拉伸性。相比于高分子材料可拉伸基底，不锈钢弹簧能够在宽的温度范围内保持其可拉伸性，并且抗疲劳特性好，是作为可拉伸超级电容器基底的优良选择。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能在较高拉伸应变下工作的超级电容器，能够为复杂应力条件下工本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以不锈钢弹簧为基底的可拉伸超级电容器，其特征在于，包括用作可拉伸基底的不锈钢弹簧(101)；不锈钢弹簧表面具有原位生长的内层电极(102)、涂覆在内层电极上的凝胶状电解质(103)以及包裹在凝胶状电解质外面的外层电极(104)；整个器件外部以防止电解质泄漏的柔性外层封装层(105)进行封装完成；不锈钢弹簧、内层电极、凝胶状电解质、外层电极和外层封装层由里向外构成同轴同心圆结构；内层电极和外层电极分别具有用于同外界设备的连接的引出金属导线。

【技术特征摘要】
1.一种以不锈钢弹簧为基底的可拉伸超级电容器，其特征在于，包括用作可拉伸基底的不锈钢弹簧(101)；不锈钢弹簧表面具有原位生长的内层电极(102)、涂覆在内层电极上的凝胶状电解质(103)以及包裹在凝胶状电解质外面的外层电极(104)；整个器件外部以防止电解质泄漏的柔性外层封装层(105)进行封装完成；不锈钢弹簧、内层电极、凝胶状电解质、外层电极和外层封装层由里向外构成同轴同心圆结构；内层电极和外层电极分别具有用于同外界设备的连接的引出金属导线。2.根据权利要求1所述的可拉伸超级电容器，其特征在于，所述不锈钢弹簧(101)材质为常见的200系或300系或400系不锈钢，其优选线径为0.2～2mm。3.根据权利要求1所述的可拉伸超级电容器，其特征在于，所述的内层电极(102)是碳材料、金属氧化物、导电聚合物之一或一种以上材料的复合物；其中，碳材料为碳颗粒、碳纳米管、石墨烯以及三维碳骨架材料；金属氧化物为具有赝电容特性的MnO2、RuO2、Co3O4、NiO、VO2、NiCo2O4；导电高聚物为聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)及以上高聚物的衍生物。4.根据权利要求3所述的可拉伸超级电容器，其特征在于，所述碳材料主要通过化学气相沉积或镁热沉积技术原位生长在弹簧表面制得；所述金属氧化物材料主要通过高压水热反应原位生长在弹簧表面制得；所述的导电高聚物主要通过稀溶液聚合的方法原...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海涛，储翔，杨维清，苏海，黄海超，古冰妮，张鹤鹏，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川,51