一种电容器结构及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种电容器结构及其制备方法，包括如下步骤：S100、通过液相沉淀法制备Ni(OH)2/石墨烯复合材料，进而实现电容器Ni(OH)2/石墨烯电极的制备；S200、制备固态凝胶电解液；S300、基于步骤S100中制得的Ni(OH)2/石墨烯电极和步骤S200中制得的固态凝胶电解液，将电容器组装成纤维状结构；S400、对组装后的电容器进行真空干燥处理，电容器结构包括圆柱状的基层体，基层体的外侧依次包覆有与基层体同轴的内电极、凝胶电解液、外电极，使得电容器具有良好导电性的同时，具有较好的柔性和刚性，通过纤维状同轴结构的设计，使得电容器结构拥有更好的整体性，更容易织制成织物，或者嵌入现有的面料/纺织品中作为可穿戴式的能量存储单元，大大提高了该电容器的实用性能。

【技术实现步骤摘要】
一种电容器结构及其制备方法
本专利技术涉及电容器制备生产
，具体为一种电容器结构及其制备方法。
技术介绍
随着电子信息技术的日新月异，数码电子产品的更新换代速度越来越快，以平板电视(LCD和PDP)、笔记本电脑、数码相机等产品为主的消费类电子产品产销量持续增长，带动了电容器产业增长。电容器，通常简称其容纳电荷的本领为电容，用字母C表示，电容器，顾名思义，是“装电的容器”，是一种容纳电荷的器件，由两块金属电极之间夹一层绝缘电介质构成，当在两金属电极间加上电压时，电极上就会存储电荷，所以电容器是储能元件，一方面，电容器的电极材料是影响电容器性能和生产成本的关键因素，电容器的电极材料一般包含电化学活性材料和导电材料，如果一种材料既能作为电化学活性材料，又能导电，那么电极可以由一种材料构成。目前，电容器电极材料主要包括碳基材料(活性炭、碳纳米管、碳气凝胶、石墨烯)、过渡金属氢氧化物或氧化物、导电聚合物和纤维电极，碳基材料容易发生回叠；过渡金属氧化物或氢氧化物具有导电性好、比容量大的优点，但循环稳定性及价格不够理想；导电聚合物导电性好，但是弹性和柔性较差；纤维电极包括金属丝、碳材料纤维、高分子纤维以及复合纤维，这些材料在不同方面均表现出一些优点和缺点，例如，金属丝具有高导电性，这有利于电荷传输，减少内阻和促进电化学动力学过程，但价格高、密度大，较大的刚性和强度不利于器件的柔性，并且本身不具有电化学活性，需要结合其他的电化学活性材料；高分子纤维虽然柔性和弹性较好，但其较差的导电性极大地限制了其应用。另一方面，传统的电容器通常是刚性和平面状的，包括两个电极、电解液和隔膜三部分，通常是一种三明治结构，实用性能较差，使用范围往往受到一定的限制，尤其是无法适用于可穿戴的需求。
技术实现思路
为了克服现有技术方案的不足，本专利技术提供一种电容器结构及其制备方法，使得电容器具有良好导电性的同时，具有较好的柔性和刚性，且能有效的解决
技术介绍
提出的问题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种电容器制备方法，包括如下步骤：S100、通过液相沉淀法制备Ni(OH)2/石墨烯复合材料，进而实现电容器Ni(OH)2/石墨烯电极的制备；S200、制备固态凝胶电解液；S300、基于步骤S100中制得的Ni(OH)2/石墨烯电极和步骤S200中制得的固态凝胶电解液，将电容器组装成纤维状结构；S400、对组装后的电容器进行真空干燥处理。进一步地，所述步骤S100中，液相沉淀法制备Ni(OH)2/石墨烯复合材料包括如下步骤：S101、将石墨烯、镍盐、苛性盐、络合剂及添加剂以不同加料方式加入反应器中；S102、基于步骤S101，通过调节反应器中反应物浓度、温度、反应时间以及溶液pH值，使镍盐在碱性介质中水解，进而使Ni(OH)2纳米粒子吸附或沉积到石墨烯上。进一步地，所述步骤S200中，固态凝胶电解液的制备方法还包括如下步骤：S201、将聚丙烯酰胺溶液与一定浓度的硫酸溶液加入制备容器中，并混合搅拌；S202、在步骤S201所制得的混合液中加入一定量的超细的SiO2粉末，进行混合搅拌。进一步地，所述步骤S300中，电容器的组装方式采用同轴结构层层设置，从内到外依次为基层体、内电极、凝胶电解液和外电极。进一步地，所述步骤S101中所使用的镍盐为醋酸盐、硝酸盐、硫酸盐及氯化镍中的任意一种或几种。进一步地，所述步骤S102中所使用的碱性介质为氢氧化钠、氨水、氨水-铵盐缓冲溶液及尿素溶液中的任意一种或几种。进一步地，所述步骤S400中，对组装好的电容器的真空干燥处理是在真空干燥箱内进行的，且真空干燥箱内的压强为0.01MPa，温度为100-120℃，干燥的时间为2-4小时。一种电容器结构，包括圆柱状的基层体，所述基层体的外侧依次包覆有与基层体同轴的内电极、凝胶电解液、外电极。进一步地，所述基层体与内电极之间设置有纤维条，且所述纤维条螺旋缠绕在基层体的外表面。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术通过使用Ni(OH)2/石墨烯复合材料制备电容器电极，大大改善了电容器电极材料的倍率性能，有效增大了其能量密度，并能提高电容器的循环寿命，通过采用固态凝胶电解液作为电容器的电解质，一方面，避免了传统水系电解液容易发生泄漏，使用不安全；另一方面，避开传统水系电解液的使用，实现了电容器整体的柔性及可穿戴性，固态凝胶电解液可以很好地渗透到两个电极之间的空隙中，避免短路，从而可省略传统电容器中为避免短路所使用的隔膜，使得该电容器整体结构更为简单，组装起来也更加方便，提高了电容器的生产效率；(2)本专利技术通过设置纤维状同轴结构的电容器，使得电容器结构拥有更好的整体性，整体结构较小，可以更容易地织制成织物，或者嵌入现有的面料/纺织品中作为可穿戴式的能量存储单元，大大提高了该电容器的实用性能。附图说明图1为本专利技术的整体结构示意图。图中标号：1-基层体；2-内电极；3-凝胶电解液；4-外电极；5-纤维条。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种电容器制备方法，包括如下步骤：S100、通过液相沉淀法制备Ni(OH)2/石墨烯复合材料，进而实现电容器Ni(OH)2/石墨烯电极的制备；S200、制备固态凝胶电解液；S300、基于步骤S100中制得的Ni(OH)2/石墨烯电极和步骤S200中制得的固态凝胶电解液，将电容器组装成纤维状结构，纤维状结构的电容器，能够实现该电容器三维方向的柔性，且能适应各种各样的产品外观设计，而且可以通过传统的纺织技术制成可穿戴性良好的织物，提高了该电容器的实用性能；S400、对组装后的电容器进行真空干燥处理，真空干燥处理，一方面，保证了电容器组装环境的干净无污染；另一方面，加快了该电容器各组成部分之间的连接速度，尤其是对固态凝胶电解液的干燥，进而提高了电容器的生产效率。补充说明的是，本专利技术中Ni(OH)2采用的是纳米级的，纳米级的Ni(OH)2具有两种晶型：α-Ni(OH)2和β-Ni(OH)2，两种晶型都具有六边层状结构，α-Ni(OH)2具有较高的比容量，但在强碱性介质中不稳定，充放电过程中易转化成β-Ni(OH)2，所以本专利技术采用β-Ni(OH)2；石墨烯是二维sp2杂化碳结构，具有理想的单原子层厚度，理论比表面积高达2630m2/g，且导电性能和化学稳定性良好，理论比容量约为550F/g；利用石墨烯的大比表面积和高导电性，以石墨烯为载体，在其上生长特定形貌和高分散的纳米氢氧化镍粒子，制备Ni(OH)2/石墨烯复合材料，并适用在电容器电极的生产中，一方面可以减小石墨烯的回叠，改善电容电极材料的倍率性能，有效增大其能量密度，并能提高电容器的循环使用寿命；另一方面也可以缓解Ni(OH)2在快速充放电过程中的体积膨胀，因此，Ni(OH)2/石墨烯复合材料是电容器理想的电极材料。进一步地，所述步骤S100中，液相沉淀法制备Ni(OH)2/石墨烯复合材料包括如下步骤：S101、将石墨烯、镍盐、苛性盐(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电容器制备方法，其特征在于：包括如下步骤：S100、通过液相沉淀法制备Ni(OH)2/石墨烯复合材料，进而实现电容器Ni(OH)2/石墨烯电极的制备；S200、制备固态凝胶电解液；S300、基于步骤S100中制得的Ni(OH)2/石墨烯电极和步骤S200中制得的固态凝胶电解液，将电容器组装成纤维状结构；S400、对组装后的电容器进行真空干燥处理。

【技术特征摘要】
1.一种电容器制备方法，其特征在于：包括如下步骤：S100、通过液相沉淀法制备Ni(OH)2/石墨烯复合材料，进而实现电容器Ni(OH)2/石墨烯电极的制备；S200、制备固态凝胶电解液；S300、基于步骤S100中制得的Ni(OH)2/石墨烯电极和步骤S200中制得的固态凝胶电解液，将电容器组装成纤维状结构；S400、对组装后的电容器进行真空干燥处理。2.根据权利要求1所述的一种电容器制备方法，其特征在于：所述步骤S100中，液相沉淀法制备Ni(OH)2/石墨烯复合材料包括如下步骤：S101、将石墨烯、镍盐、苛性盐、络合剂及添加剂以不同加料方式加入反应器中；S102、基于步骤S101，通过调节反应器中反应物浓度、温度、反应时间以及溶液pH值，使镍盐在碱性介质中水解，进而使Ni(OH)2纳米粒子吸附或沉积到石墨烯上。3.根据权利要求1所述的一种电容器制备方法，其特征在于：所述步骤S200中，固态凝胶电解液的制备方法还包括如下步骤：S201、将聚丙烯酰胺溶液与一定浓度的硫酸溶液加入制备容器中，并混合搅拌；S202、在步骤S201所制得的混合液中加入一定量的超细的SiO2粉末，进行混...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海涛，钱叶球，邢武装，
申请(专利权)人：芜湖市亿仑电子有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34