一种纱线状超级电容器及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种纱线状超级电容器及其制备方法，首先以棉纱作为基材，在其表面静电纺丝获得具有方向性、均匀的TPU纳米纤维包芯纱，通过浸涂将液态金属涂敷于包芯纱表面制备导电纱线，二次纺纱制备PAN包芯纱作为液态金属保护层并为活性物质提供更多位点，再浸涂活性物质糊料得到电极纱线，最后经过凝胶电解质浇筑和外部封装获得集成化、线性纱线状超级电容器。本发明专利技术通过静电纺纱技术的应用，导电纱线、电极纱线的制备、柔性包装材料、活性物质及导电剂的筛选等实现了纱线状超级电容器的机械柔性、导电性和电化学性能的优良表现，为柔性智能可穿戴电子器件和织物提供新思路。性智能可穿戴电子器件和织物提供新思路。性智能可穿戴电子器件和织物提供新思路。

【技术实现步骤摘要】
一种纱线状超级电容器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种储能器件，具体涉及一种纱线状超级电容器及其制备方法，属于储能器件


技术介绍

[0002]全球经济快速的发展，资源被大量消耗，不可再生资源越来越贫乏，替代不可再生资源的能源开发成为了目前一大重要目标，可再生资源如太阳能、风能是理想的可替代选择，但是这些能源也存在着一些局限性，如不连续性和波动性，导致其难以持续稳定的提供能量，因此如何实现持续供能成为了如何有效利用可再生资源的一大重点难题。
[0003]发展能源储存设备、储能材料等方面的研究也成为了当前的热门研究方向。化学电源是将电能转化为化学能以达到储能目的，当充电完成后可以稳定为外界提供持续能源供应，是电能储存的重要装置之一。如今，智能纺织品行业迫切需要灵活的储能设备，而纱线状超级电容器(YSCs)和电池在过去十年中成为可行的解决方案，纱线状超级电容器最近积累了越来越多的关注，因为它们具有良好的机械柔韧性以适应各种织物结构，同时，YSC还可以提供与其他纺织电子设备的兼容集成，例如能量发生器、传感器、执行器等，从而形本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纱线状超级电容器的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：（1）先将热塑性聚氨酯和聚丙烯腈分别制成TPU纺丝液和PAN纺丝液；（2）然后以棉纱为基底，采用TPU纺丝液进行静电纺丝，得到TPU纳米纤维包芯纱，在TPU纳米纤维包芯纱表面均匀涂覆液态金属，得到液态金属导电纱线；接着以液态金属导电纱线为基底，采用PAN纺丝液进行静电纺丝，得到PAN复合导电纱线；（3）再以活性物质、导电剂、粘结剂、去离子水为原料制成活性物质糊料，将步骤（2）所得PAN复合导电纱线完全浸没于活性物质糊料中保持2 min，取出后常温晾干，重复1～6次得到电极纱线；（4）最后在电极纱线表面均匀涂覆凝胶电解质，封装，即得所述的一种纱线状超级电容器。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，将TPU加入N,N
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二甲基甲酰胺中，80 ℃条件下搅拌3 小时，即得TPU纺丝液，其质量浓度为15～25 %；将PAN加入N,N
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二甲基甲酰胺中，80℃条件下搅拌3小时，即得PAN纺丝液，其质量浓度为6～10%。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，在制备TPU纳米纤维包芯纱时，静电纺丝的工艺条件如下：针尖与收集器的角度60
°
，针头与收集器的距离为8 cm，注射泵以0.7 mL/h的速度推进纺丝液，纺丝过程中以12～17 kV直流高压电，漏斗型收集器转速80～120 rpm，卷绕装置速度0.06 m/min。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，液态金属采用刮涂的方法实现在TPU纳米纤维包芯纱表面的均匀涂覆，涂覆量为0.032 g/cm2～0.06 g/cm2。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，在制备PAN复合导电纱线时，静电纺丝...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡毅，许仕林，陈倩，翟星星，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：