一种一体化制备PPy-CoCu-PAA/PEG柔性电容器的方法技术

本发明专利技术公开了一种一体化制备PPy‑CoCu‑PAA/PEG柔性电容器的方法，本发明专利技术首先制备化学交联的PAA/PEG水凝胶电解质，接着一体化制备PPy‑CoCu‑PAA/PEG超级电容器；本发明专利技术PAA/PEG凝胶电解质具有独特的三维网络结构、出色的机械性能和高离子电导率，有利于设备的柔性和电容性；本发明专利技术具有简单高效、重现性好、可规模化制备等优点。该方法制备的材料具有较高的比电容，出色的能量密度和功率密度，可折叠弯曲等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种一体化制备PPy-CoCu-PAA/PEG柔性电容器的方法
本专利技术属于超级电容新材料能源存储领域，尤其涉及一种一体化柔性超级电容器PPy-CoCu-PAA/PEG的制备方法。
技术介绍
近年来，可穿戴和便携式电子产品的快速发展引起了消费者和研究人员的关注。这些便携式电子设备需要灵活、轻便的能量存储设备。在众多的柔性储能设备中，柔性超级电容器吸引了很多注意力，因为它们可以在弯曲、折叠甚至扭曲的情况下运行而不会降低性能。通过在PAA/PEG凝胶电解质上原位生长PPy-CoCu成功地设计和开发了一种全柔性超级电容器并形成了电极-电解质-电极构型，与传统设备的多层结构不同，为了实现这种配置，在H2SO4水溶液中用戊二醛(GA)对PAA和PEG链进行化学交联来合成PAA/PEG柔性水凝胶电解质。PAA/PEG凝胶电解质具有独特的三维网络结构、出色的机械性能和高离子电导率，有利于设备的柔性和电容性。
技术实现思路
本专利技术针对柔性超级电容器一体化的问题，制备出具有出色的能量密度和功率密度，并且可以不断弯曲折叠的PPy-CoCu-PAA/PEG一体化柔性超级电容器，是可穿戴和智能储能设备的潜在应用。一种一体化制备PPy-CoCu-PAA/PEG柔性电容器的方法，包括以下步骤：步骤一：化学交联的PAA/PEG水凝胶电解质的制备(1)将聚丙烯酸PAA和聚乙二醇PEG溶于H3PO4溶液中，在90℃的温度下搅拌，待全部溶解后，溶液呈澄清透明状，其中PEG与PAA的质量比为1:(4-10)，H3PO4溶液的浓度为6mol/L-12mol/L，PAA与H3PO4摩尔比为1:(450-550)，PAA的相对分子质量为5000。(2)将上述(1)中配好的溶液静放至冷却，再向其中滴加的戊二醛，然后快速搅拌至均匀，导入培养皿中静置20-60秒，变为具有弹性的PAA/PEG固态水凝胶，其中戊二醛与PAA的摩尔比为1:(4-30)。步骤二：PPy-CoCu-PAA/PEG一体化超级电容器的制备(1)A瓶的制备将一份吡咯Py平均分为两份，其中一份按1:(30-50)的体积比加入0.2mol/L的CuCl2溶液中，超声波处理10min，得到Py-Cu；另一份Py按1:(30-50)的体积比加入到0.1mol/L的CoCl2溶液中，得到Py-Co；再将两者混合，超声波处理10min；再向其加入掺杂剂LiClO4，得到PPy-CoCu；再滴加6mol/L-12mol/L的H3PO4溶液，A瓶中总Py与H3PO4的摩尔比为1:(60-90)，其中Py与LiClO4的摩尔比为1:(5-10)，由此即可得A瓶溶液；(2)B瓶的制备将过硫酸铵APS溶于6mol/L-12mol/LH3PO4溶液，经过超声波处理5-10min，其中APS与H3PO4的摩尔比为1:(60-90)，APS与A瓶中总的Py的摩尔比为1:(1-3)，由此即可得B瓶溶液；(3)将PAA/PEG固态水凝胶先在A瓶中放置5-15min，再将B瓶的溶液滴加入A瓶中，反应保持在0-5℃中6-12h。(4)反应后，用水和乙醇冲洗去表面多余的残留物，再用干燥机将水分适当烘干，切成没有边缘连接的长宽高比为(8-15):(3-5):1的具有明显三层结构的长方体条状即得到PPy-CoCu-PAA/PEG柔性超级电容器。作为优选，所述的PAA/PEG固态水凝胶先在A瓶中放置5-15min，再将B瓶的溶液滴加入A瓶中，其中PAA/PEG固态水凝胶与A瓶溶液的体积比为1:(3-5)。作为优选，所述的PEG与PAA的质量比为1:4。作为优选，所述的PAA与H3PO4溶液摩尔比为1:550。作为优选，所述的APS与H3PO4的摩尔比为1:90。本专利技术的有益效果在于：该方法具有简单高效、重现性好、可规模化制备等优点。该方法制备的材料具有较高的比电容，出色的能量密度和功率密度，可折叠弯曲等特点。具体实施方式为了更好的理解本专利技术，下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明。具体实施方式一：将聚丙烯酸PAA和聚乙二醇PEG溶于H3PO4溶液中，在90℃的温度下搅拌，待全部溶解后，溶液呈澄清透明状，其中PEG与PAA的质量比为1:10，H3PO4溶液的浓度为6mol/L，PAA与H3PO4溶液摩尔比为1:450，PAA的相对分子质量为5000。将上述配好的溶液静放至冷却，再向其中滴加戊二醛，然后快速搅拌至均匀，导入培养皿中静置20秒，变为具有弹性的PAA/PEG固态水凝胶，其中戊二醛与PAA的摩尔比为1:30。将一份吡咯Py平均分为两份，其中一份按1:30的体积比加入0.2mol/L的CuCl2溶液中，超声波处理10min，得到Py-Cu；另一份Py按1:30的体积比加入到0.1mol/L的CoCl2溶液中，得到Py-Co；再将两者混合，超声波处理10min；再向其加入掺杂剂LiClO4，得到PPy-CoCu；再滴加6mol/L的H3PO4溶液，A瓶中总Py与H3PO4的摩尔比为1:60其中Py与LiClO4的摩尔比为1:5，由此即可得A瓶溶液；将过硫酸铵APS溶于6mol/LH3PO4溶液，经过超声波处理5min，其中APS与H3PO4的摩尔比为1:60，APS与A瓶中总的Py的摩尔比为1:1，由此即可得B瓶溶液。将PAA/PEG固态水凝胶先在A瓶中放置5min，再将B瓶的溶液全部滴加入A瓶中，反应保持在1℃中6h。反应后，用水和乙醇冲洗去表面多余的残留物，再用干燥机将水分适当烘干，切成没有边缘连接的长宽高为25mm×10mm×5mm的具有明显三层结构的长方体条状，即得到比电容为480mF/cm2的PPy-CoCu-PAA/PEG柔性电容器。具体实施方式二：将聚丙烯酸PAA和聚乙二醇PEG溶于H3PO4溶液中，在90℃的温度下搅拌，待全部溶解后，溶液呈澄清透明状，其中PEG与PAA的质量比为1:7，H3PO4溶液的浓度为10mol/L，PAA与H3PO4溶液摩尔比为1:500，PAA的相对分子质量为5000。将上述配好的溶液静放至冷却，再向其中滴加戊二醛，然后快速搅拌至均匀，导入培养皿中静置40秒，变为具有弹性的PAA/PEG固态水凝胶，其中戊二醛与PAA的摩尔比为1:6。将一份吡咯Py平均分为两份，其中一份按1:40的体积比加入0.2mol/L的CuCl2溶液中，超声波处理10min，得到Py-Cu；另一份Py按1:40的体积比加入到0.1mol/L的CoCl2溶液中，得到Py-Co；再将两者混合，超声波处理10min；再向其加入掺杂剂LiClO4，得到PPy-CoCu；再滴加10mol/L的H3PO4溶液，A瓶中总Py与H3PO4的摩尔比为1:80其中Py与LiClO4的摩尔比为1:8由此即可得A瓶溶液；将过硫酸铵APS溶于10mol/LH3PO4溶液，经过超声波处理8min，其中APS与H3PO4的摩尔比为1:80，APS与A瓶中总的Py的摩尔比为1:2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种一体化制备PPy-CoCu-PAA/PEG柔性电容器的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤一：化学交联的PAA/PEG水凝胶电解质的制备/n(1)将聚丙烯酸PAA和聚乙二醇PEG溶于H

【技术特征摘要】
1.一种一体化制备PPy-CoCu-PAA/PEG柔性电容器的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：化学交联的PAA/PEG水凝胶电解质的制备
(1)将聚丙烯酸PAA和聚乙二醇PEG溶于H3PO4溶液中，在90℃的温度下搅拌，待全部溶解后，溶液呈澄清透明状，其中PEG与PAA的质量比为1:(4-10)，H3PO4溶液的浓度为6mol/L-12mol/L，PAA与H3PO4摩尔比为1:(450-550)，PAA的相对分子质量为5000；
(2)将上述(1)中配好的溶液静放至冷却，再向其中滴加的戊二醛，然后快速搅拌至均匀，导入培养皿中静置20-60秒，变为具有弹性的PAA/PEG固态水凝胶，其中戊二醛与PAA的摩尔比为1:(4-30)；
步骤二：PPy-CoCu-PAA/PEG一体化超级电容器的制备
(1)A瓶的制备
将一份吡咯Py平均分为两份，其中一份按1:(30-50)的体积比加入0.2mol/L的CuCl2溶液中，超声波处理10min，得到Py-Cu；另一份Py按1:(30-50)的体积比加入到0.1mol/L的CoCl2溶液中，得到Py-Co；再将两者混合，超声波处理10min；再向其加入掺杂剂LiClO4，得到PPy-CoCu；再滴加6mol/L-12mol/L的H3PO4溶液，A瓶中总Py与H3PO4的摩尔比为1:(60-90)，其中Py与LiClO4的摩尔比为1:(5-10)，由此即可得A瓶溶液；
(2)B瓶的制备
将过硫酸铵APS溶于6m...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛青，胡丹尼，臧月，林君，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33