[发明专利]一种柔性换能/储能纳米器件及制备方法

权利要求书

1.一种柔性换能/储能纳米器件，其特征在于：以纸纤维网络为模板或骨架，在其上构建换能/储能纳米器件电极，再组装成器件，其中换能纳米器件为太阳能电池，包括染料敏化太阳能电池、聚合物太阳能电池和有机小分子太阳能电池；储能纳米器件为二次电池或电容器，包括聚合物二次电池、锂离子二次电池和电化学超级电容器。

2.如权利要求1所述的一种柔性换能/储能纳米器件，其特征在于：所述的以纸纤维网络为模板或骨架，具有三维网络结构，以其为模板或骨架，构建具有相同结构的金属、碳、聚合物导电网络，其中金属指银、铜、镍、钛、铝、锌、锡、铁、钴或铂。

3.如权利要求2所述的一种柔性换能/储能纳米器件，其特征在于：所述的换能纳米器件中染料敏化纳米晶太阳能电池，以导电网络为基板，在其上制备或涂覆纳米半导体氧化物并加以敏化形成光电极；在其上制备电解质催化剂而形成对电极；在纸纤维网络上直接涂覆凝胶或固态电解质而形成含隔膜的电解质层；将上述光电极、电解质层和对电极按次序组装并封装后即可获得柔性染料敏化纳米晶太阳能电池。

4.如权利要求2所述的一种柔性换能/储能纳米器件，其特征在于：所述的换能纳米器件中聚合物太阳能电池，以导电网络为基板，在其上涂覆给体-受体体系形成光电极，其中给体为C₆₀、TiO₂、ZnO、SnO₂等N-型纳米颗粒中的一种或多种，受体为聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚乙炔、聚对苯撑及上述聚合物衍生物等P-型导电聚合物中的一种或多种，以导电网络为对电极，将上述两电极组装并封装后即可获得柔性聚合物太阳能电池。

5.如权利要求2所述的一种柔性换能/储能纳米器件，其特征在于：所述的换能纳米器件中有机小分子太阳能电池，以导电网络为基板，在其上涂覆给体-受体体系形成光电极，其中给体为二萘嵌苯、C₆₀、TiO₂、ZnO、SnO₂等N-型纳米颗粒中的一种或多种，受体为酞菁、卟啉、菁等P-型有机小分子中的一种或多种，以导电网络为对电极；将上述两电极组装并封装后即可获得柔性有机小分子太阳能电池。

6.如权利要求2所述的一种柔性换能/储能纳米器件，其特征在于：所述的储能纳米器件中聚合物二次电池，以导电网络为基板，在其上制备或涂覆导电聚合物氧化态电极，在另一基板上制备或涂覆导电聚合物还原态电极；在纸纤维网络上直接涂覆凝胶或固态电解质而形成含隔膜的电解质层；将氧化态电极、电解质层及还原态电极组装并封装后即可获得柔性聚合物二次电池，其中导电聚合物为聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚乙炔、聚对苯撑、聚吡啶及上述聚合物衍生物等一种或多种。

7.如权利要求2所述的一种柔性换能/储能纳米器件，其特征在于：所述的储能纳米器件中锂离子二次电池，以导电网络为基板，在其上制备或涂覆电池正极纳米材料；再在另一基板上制备或涂覆电池负极纳米材料；在纸纤维网络上直接涂覆凝胶或固态电解质而形成含隔膜的电解质层；将电池正极、电解质层及负极组装并封装后即可获得柔性锂离子二次电池。

8.如权利要求2所述的一种柔性换能/储能纳米器件，其特征在于：所述的储能纳米器件中电化学超级电容器，以导电网络为基板，在其上制备或涂覆电化学超级电容器电极材料，将电解质填充于两电极中，封装后即可获得柔性电化学超级电容器。

9.如权利要求1所述的一种柔性换能/储能纳米器件，其特征在于：各器件的制备步骤是：

第一步，以纸纤维网络为模板或骨架，在其上构建具有相同结构的金属、碳、聚合物导电网络；

第二步，以第一步制备的导电网络为基板，在其上构建换能/储能纳米器件各电极；

第三步，将凝胶或固态电解质涂覆于纸纤维网络中，形成以纸纤维为多孔隔膜的电解质层；

第四步，将各纳米器件两电极及电解质层按照“三明治”式结构组装并封装，其中电解质层在中间。