[发明专利]一种可编织的不对称电容器及其制备方法

权利要求书

1.一种可编织的不对称电容器，其特征在于，所述电容器的正极和负极分别由一根或多根集流体编织而成，所述集流体为直径小于100μm的碳纤维或者金属丝，其表面依次附着有厚度小于500nm的导电层以及厚度为10nm～100nm的聚乙烯醇凝胶，所述聚乙烯醇凝胶包括质量分数为9％～62.5％的LiCl，所述正极的电压窗口E₁以及所述负极的电压窗口E₂满足，-1.23V≤E₂＜0V，0V＜E₁≤1.23V。

2.如权利要求1所述的不对称电容器，其特征在于，所述集流体的直径为5μm～20μm。

3.如权利要求1所述的不对称电容器，其特征在于，所述聚乙烯醇凝胶包括质量分数为14.3％～33.3％的LiCl。

4.如权利要求1所述的不对称电容器，其特征在于，所述正极的导电层为MnO₂或聚吡咯，所述负极的导电层为石墨烯或二硒化钴。

5.如权利要求4所述的不对称电容器，其特征在于，所述正极的导电层为MnO₂纳米片，且所述MnO₂纳米片的宽度为50nm～500nm，在所述集流体上的面积质量为0.06mg/cm²～1.2mg/cm²。

6.如权利要求4所述的不对称电容器，其特征在于，所述负极的导电层为石墨烯，且所述石墨烯的厚度为2nm～200nm，在所述集流体上的面积质量为0.12mg/cm²～2mg/cm²。

7.如权利要求1-6中任意一项所述不对称电容器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)分别选取一根至多根直径小于100μm的碳纤维或者金属丝作为正极集流体以及负极集流体，然后分别在正极集流体和负极集流体表面沉积厚度小于500nm的正极导电层以及负极导电层，使得所述正极集流体和负极集流体表面单位长度上的正极导电层以及负极导电层的电压窗口以及负载的电荷量达到平衡；

(2)分别将沉积有正极导电层以及负极导电层的正极集流体和负极集流体在电解液中浸泡3min～10min，取出并干燥使得所述正极导电层以及负极导电层的表面形成10nm～100nm的聚乙烯醇凝胶，沉积有正极导电层的正极集流体及其表面的聚乙烯醇凝胶组成正极，沉积有负极导电层的负极集流体及其表面的聚乙烯醇凝胶组成负极；所述电解液中，聚乙烯醇与LiCl的质量比为3:5～10:1；

(3)将所述正极和负极裁剪成相同长度后两端对齐，编织成为所述不对称电容器。

8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中在正极集流体表面沉积正极导电层的具体方法如下：

(1)将碳纤维浸泡于酸溶液中，使得碳纤维表面充分吸附H⁺；

(2)将所述碳纤维在高锰酸溶液中60℃～95℃下充分反应，直至所述碳纤维表面充分生成MnO₂纳米片，所述高锰酸溶液包括浓度为20mmol/L～50mmol/L的MnO₄^-以及1.5mol/L以上的H⁺。

9.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中在负极集流体表面沉积负极导电层的具体方法为，将碳纤维浸泡在石墨烯分散液中5min～10min，取出并使之干燥，然后重复以上步骤直至获得所需面积质量的石墨烯；所述石墨烯分散液包括质量分数为0.01％～0.04％的N-甲基吡咯烷酮。

10.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的电解液包括质量分数为3.6％～16％的聚乙烯醇以及质量分数为1％～10％的LiCl。