一种碳纤维毡基柔性全固态非对称超级电容器及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种碳纤维毡基柔性全固态非对称超级电容器及制备方法，属于新能源材料与器件研究领域。本发明专利技术通过混酸酸化得到活化碳纤维毡，进一步采用活化碳毡与其表面直接生长一维VO2纳米带复合形成的二元材料作为正极材料，在碳毡上涂覆一层致密的活性炭作为负极材料。所述CFF@VO2二元纳米复合材料尺寸均一、排列致密、赝电容效应显著，所述活性炭负极材料导电性好、稳定性、倍率性能优异。倍率性能优异。倍率性能优异。

【技术实现步骤摘要】
一种碳纤维毡基柔性全固态非对称超级电容器及制备方法


[0001]本专利技术涉及一种碳纤维毡基柔性全固态非对称超级电容器及制备方法，属于新能源材料与器件研究领域。

技术介绍

[0002]作为一种新兴的储能器件，超级电容器具有充放电速度快、使用周期长等一系列优点。超级电容器主要由电极材料、电解液、隔膜三大块组成。电极材料是决定其器件性能的最关键因素，根据电极材料储能机理的不同，超级电容器可分为三大类：双电层电容型，法拉第赝电容型，混合型。
[0003]双电层电容型和法拉第赝电容型材料既有各自的优点，也有各自的劣势。单一的双电层材料，例如活性炭、碳布等稳定性好，倍率性好，但比电容值较低。单一的赝电容材料，例如锰基、铜基等比电容值较高，但结构容易崩塌，离子容易堆聚。因此，目前研究者们将研究重点集中在了将碳材料和赝电容材料结合的多元化、多维度领域，将两者的优势集中在一起，同时抑制其缺陷的暴露，制备出性能优异的器件。
[0004]在众多赝电容型电极材料中，钒的价态比较丰富，具有较高的氧化还原活性。研究人员广泛研究的钒的化合物为V2O5、VO本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维毡基柔性全固态非对称超级电容器，包括正极、负极和凝胶电解质，其特征在于，所述正极是由具有三维空间结构的碳纤维毡和其表面生长的均质一维VO2纳米带有序排列组成的二元复合电极材料；这种二元复合电极材料是以碳毡中的众多纤维状碳棒作为支撑基体和导电支架，VO2纳米带以缠绕状态完全包覆在了碳毡表面，这种结构提供了较大的比表面积，也为大量的官能团提供了结合位点，同时这种非全封闭式的三维立体结构提供了大量的空间供电解液中的阴阳离子自由流动，并与电极材料直接接触，产生效应，存储能量，从而提升电极材料的活性，使电极材料的电化学反应速率从动力学上得到提高；这种立体结构还能够稳定保持VO2纳米带的形貌，有效避免单一薄膜状VO2不断积聚，影响其赝电容性能的充分发挥问题。2.如权利要求1所述的一种碳纤维毡基柔性全固态非对称超级电容器，其特征在于，所述的负极是在碳毡上涂覆一层活性炭制得。3.如权利要求1所述的一种碳纤维毡基柔性全固态非对称超级电容器，其特征在于，所述凝胶电解质为PVA/LiCl凝胶电解质。4.如权利要求1所述的一种碳纤维毡基柔性全固态非对称超级电容器的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)碳毡表面清洁：将商业碳毡依次用HCl溶液、NaOH溶液、乙醇溶液和去离子水超声清洗后置于烘箱中干燥备用；(2)碳毡表面活化：取一块尺寸适当的干燥碳毡放置于烧杯中；分别配置H2SO4溶液与HNO3溶液；并将两者依次倒入烧杯中；将烧杯在室温下匀速搅拌后再转移到70℃水浴锅中继续匀速搅拌；搅拌结束以后，取出碳毡并用乙醇溶液清洗；最后将碳毡干燥后取出，称其质量；(3)二元材料制取：依次称取定量C2H2O4·
2H2O、CTAB、NH4VO3粉末，倒入提前添加去离子水的烧杯中得到混合溶液；使混合溶液在室温下匀速搅拌，观察到溶液颜色由深黄色变为绿色再变为浅蓝色后，再转移到75℃的恒温水浴锅中继续匀速搅拌，同时取一块活化干燥后的碳毡浸入烧杯中进行化学浴沉积；匀速搅拌40
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60min后将碳毡取出用去离子水和95％质量浓度的乙醇冲洗，再转移到烘箱中；在65℃下干燥3h；最后取出碳毡，称取二元复合电极材料质量；以记录碳毡上负载的VO2纳米带的净质量；(4)全固态超级电容器的制备：根据正负极电荷守恒定律计算负极活性炭负载量；并称取定量PVA、LiCl和去离子水制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：严学华，犹明瑜，张文静，李艳丽，潘建梅，程晓农，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：