[发明专利]以碳纳米管/聚苯胺复合材料为对电极的可拉伸线状超级电容器及其制备方法

权利要求书

1.一种以碳纳米管/聚苯胺复合材料为对电极的可拉伸线状超级电容器，其特征在于以可拉伸的聚合物纤维为基底，以内、外两层取向碳纳米管/聚苯胺复合材料为电极，凝胶电解质为间隔。

2.一种如权利要求1所述的可拉伸线状超级电容器的制备方法，其特征在于具体步骤如下：

（1）制备可拉伸的聚合物纤维基底：

将聚合物的前体溶液注入可热缩的塑料套管中，并在80-150 ℃下固化1-5小时，形成柔性线状的聚合物纤维基底；将该聚合物纤维基底从热缩套管中取出；

（2）构建内、外两层可拉伸线状电极：

先将可纺的碳纳米管阵列通过干法拉膜获得取向碳纳米管薄膜，可纺的碳纳米管阵列由化学气相沉积法制得；

再将聚合物纤维基底预拉伸0-800%；

将取向碳纳米管薄膜以固定缠绕角度有序均匀的缠绕在聚合物纤维基底上，作为柔性电极；然后将柔性电极浸入苯胺的酸性水溶液中，以饱和KCl溶液，Ag/AgCl为参比电极，铂丝为对电极，在0.75V电压下进行电化学聚合反应，得到内层取向碳纳米管/聚苯胺复合材料薄膜，作为内层可拉伸线状电极； 

另外，将取向碳纳米管薄膜依次纺于聚四氟乙烯薄板上，再将其浸入苯胺的酸性水溶液中，以饱和KCl饱和溶液，Ag/AgCl为参比电极，铂丝为对电极，在0.75V电压下进行电化学聚合反应，得到外层取向碳纳米管/聚苯胺复合材料薄膜，作为外层可拉伸线状电极；

（3）构建超级可拉伸线状超级电容器：

在内层可拉伸线状电极上涂裹凝胶电解液后，再次缠绕外层可拉伸线状电极，并再次涂裹凝胶电解液，制得以碳纳米管/聚苯胺复合材料为对电极的可拉伸线状超级电容器。

3.如权利要求2所述的可拉伸线状超级电容器的制备方法，其特征在于步骤（2）中，所述苯胺的酸性水溶液组成成分为苯胺0.1mol/L，硫酸1mol/L。

4.如权利要求2所述的可拉伸线状超级电容器的制备方法，其特征在于步骤（3）中，电解液为PVA磷酸水溶液，其中PVA和磷酸的质量比为1:1.5；涂裹电解液时应使电解液与电极充分接触。

5.如权利要求2所述的可拉伸线状超级电容器的制备方法，其特征在于所述的碳纳米管阵列的制备步骤为： 

合成碳纳米管阵列的催化剂结构为Si/SiO₂/Al₂O₃/Fe，其中，SiO₂厚度为300-1000 μm，Al₂O₃厚度为10-30 nm，Fe厚度为0.5-1.5 nm，Al₂O₃位于硅片和Fe的中间，作为缓冲层，Fe作为催化剂，它们分别通过电子束蒸发镀膜仪在硅片上沉积一层纳米厚度的膜；采用化学气相沉积法，用乙烯做碳源，以氩气和氢气作为载气，在有氧化层Si基片上合成高度取向的碳纳米管阵列；其中乙烯流量为190-290 sccm，氩气流量为400-620 sccm，氢气流量为20-48 sccm，在管式炉中生长5-20 min。