[发明专利]一种纤维状超级电容器及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及超级电容器领域，具体地，涉及一种纤维状超级电容器及其制备方法和应用。

背景技术

个人电子产品未来发展趋势是小型化、低功耗、可穿戴化以及多功能化。目前，可穿戴电子如智能手环、心率计、虚拟现实设备(如谷歌眼镜)逐渐步上市，丰富人们日常生活。然而，传统的超级电容器件的刚性结构制约着柔性穿戴化电子的发展，而且它们大都使用液态电解质，存在安全隐患的问题，因此，全固态的柔性锂离子电池和超级电容器成为了研究热点，尤其是纤维状的固态超级电容器件以其可编织性、可穿戴性、可任意组装性特点在智能服装、可穿着显示器、新型便携式电源、健康监测与护理等领域具有广泛的应用前景。目前，普遍使用的固态电解质是聚合物电解质，它是通过将聚合物和离子提供体一起溶解在溶剂中形成凝胶态电解质。在全固态的超级电容器中，固态电解质起着隔膜和载流子源的双重作用，固态电解质的稳定性会极大的影响器件的工作性能及使用寿命，因此，封装对于维持器件稳定工作有着重要意义。

现有的柔性的超级电容器件的封装方法包括包覆软包铝塑膜和表面涂覆绝缘浆料，但它们主要是针对二维平面类柔性器件。当器件由二维变成一维后，其中一个维度方向的长度相对突出，这两种方法变得不适用。目前报道的纤维状全固态电化学器件大多采用塑料套管，此类方法只适用于整个器件长度较短的情况，并且套管的使用会导致整个器件直径大小、重量增加及柔性受套管约束的问题；对于连续生产的超长的一维超级电容器件的封装无 能为力。因此，选择一种合适的封装方式，一方面操作上可行方便，另一方面又不改变器件柔性、尺寸和重量，是柔性一维固态储能器件面临的一个需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纤维状超级电容器及其制备方法和应用，该纤维状超级电容器的柔性好，且制备方法简单，特别适合于大批量生产。

为了实现上述目的，本发明提供了一种纤维状超级电容器的制备方法，该制备方法包括如下工序，

1)形成贯穿有电极的固态电解质的工序；

2)在贯穿有电极的固态电解质的表面形成封装层的工序。

优选地，所述封装层由聚乙烯、聚丙烯、聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对二甲苯和C_1-6烷基或卤素取代的对二甲苯的聚合物中的一种或多种形成。

本发明还提供了利用上述制备方法制成的纤维状超级电容器。

此外，本发明还提供了上述纤维状超级电容器在嵌入式健康监测与护理、智能服装和士兵军事装备中的应用。

通过上述技术方案，本发明提供了一种具有良好柔性、可编织、便携的纤维状超级电容器及其制备方法和应用。根据本发明的制备方法，通过形成封装层能够在保证得到的纤维状超级电容器具有优良的柔性的情况下有效保护固态电解质，提高柔性超级电容器的稳定性和使用寿命，降低器件整体重量和生产成本；特别是对于新型的高效储能、高柔性、可编织及便携性的超级电容器件，采用本发明的制备方法，易于实现其的批量化生产，从而拓展了柔性超级电容器件在能源及柔性电子学领域的应用。也即，本发明制备得到的超级电容器不仅可以实现柔性储能器件应用的多样化，同时在器件的 制备工艺、所需的设备投入、产品稳定性和安全性以及生产成本等方面都具有突出的优势。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的纤维状超级电容器的径向剖面结构示意图。

图2是本发明的纤维状超级电容器的结构示意图。

附图标记说明

1、电极2、固态电解质 3、封装层

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

在本发明中，所述C_1-6烷基可以为直链或支链的烷基，具体可以举出：甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、仲丁基、叔丁基、戊基或己基。它们中优选为甲基、乙基或丙基。