[发明专利]超高电导率聚合物纤维、线状超级电容器组及其制备方法

权利要求书

1.一种超高电导率聚合物纤维的制备方法，其特征在于它包括以下步骤：

a.通过湿纺的方法利用浓度为0.1wt.％-76.5wt.％的导电聚合物制备柔性的聚合物纤维，凝固浴是质量分数为3％-8％的无机盐溶液与有机溶剂的混合溶液，所述无机盐溶液与有机溶剂的体积比在25:1-1:50范围内，利用注射泵进行推送，推送的速度为0.1-100ml/min，挤出直径为0.1-2000μm；所述无机盐为氯化镁、硫酸钙、硫酸钠、硫酸锂、氯化锂、硫酸钾、硫酸镁、氯化钙、氯化锌、硫酸锌、磷酸钙、磷酸钠、氯化钠和氯化钾中的一种或多种；所述有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基丙酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、叔丁醇、正丁醇、异丁醇、异丙醇、三氯甲烷、二氯甲烷、四氢呋喃乙二醇、甲醇和乙醇中的一种或多种；

b.将得到的聚合物纤维在无机溶液中处理0.01-10h，用蒸馏水洗净，得到电压窗口≥1V、电导率≥1000S/cm的高工作电压窗口和超高电导率的聚合物纤维；所述无机溶液为浓磷酸、浓度＞98.5％的发烟硫酸、浓度＞90％的发烟硝酸、浓盐酸、氢氟酸和甲酸中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的超高电导率聚合物纤维的制备方法，其特征在于所述导电聚合物为聚吡咯及其衍生物、聚苯胺及其衍生物、聚噻吩及其衍生物、聚呋喃及其衍生物和聚乙炔及其衍生物中的任意一种。

3.采用权利要求1-或2所述的制备方法制得的聚合物纤维，其特征在于它的工作电压≥1V、电导率≥1000S/cm。

4.线状超级电容器组的制备方法，其特征在于包括两种制备方法：

方法一、制备上下两层的线状超级电容器组一体化器件

①以一股单倍长度的导电聚合物纤维螺旋缠绕在弹性线上，其中一部分表面涂覆凝胶电解液作为第一个超级电容器的内电极，剩余部分表面不涂覆凝胶电解液作为导线；

②然后取一股双倍长的导电聚合物纤维，其一部分螺旋缠绕在第一个超级电容器的内电极外作为第一个超级电容器的外电极，其剩余部分直接螺旋缠绕在所述弹性线上，直接螺旋缠绕在所述弹性线上的导电聚合物纤维同样一部分表面涂覆凝胶电解液作为第二个超级电容器的内电极，剩余部分表面不涂覆凝胶电解液作为导线连接两个相邻的超级电容器；

③接着不断利用导电聚合物纤维重复上述步骤②直到线状超级电容器组一体化器件的长度达到使用要求为止；

④最后在每一段导线的表面涂覆弹性凝胶电解液，制得多个超级电容器串联的上下两层的线状超级电容器组一体化器件；

方法二、制备同步单层的线状超级电容器组一体化器件

①将一股单倍长度的导电聚合物纤维和一股双倍长度的导电聚合物纤维以恒定间距同步螺旋缠绕在弹性线上，单倍长度的导电聚合物纤维在右侧作为第一个超级电容器的外电极，双倍长度的导电聚合物纤维在左侧，其与外电极同步螺旋缠绕的部分作为第一个超级电容器的内电极，内、外电极的表面涂覆凝胶电解液；

②双倍长度的导电聚合物纤维未与第一个超级电容器的外电极同步螺旋缠绕的部分直接螺旋缠绕在所述弹性线上，直接螺旋缠绕在所述弹性线上的导电聚合物纤维一部分作为第二个超级电容器的内电极，另一部分作为连接两个超级电容器的导线；另一股双倍长度的导电聚合物纤维的一部分与第二个超级电容器的内电极以相同的间距螺旋缠绕在弹性线上作为第二个超级电容器的外电极，内、外电极的表面涂覆凝胶电解液，另一部分直接缠绕在弹性线上；

③接着不断利用导电聚合物纤维重复上述步骤①和②直到线状超级电容器组一体化器件的长度达到使用要求为止；

④最后在每一段导线的表面涂覆弹性凝胶电解液，制得多个超级电容器串联的同步单层的线状超级电容器组一体化器件。

5.根据权利要求4所述的线状超级电容器组的制备方法，其特征在于所述螺旋缠绕的方法是：

使用两个马达和一个平移台，把一根弹性线的两端固定在两个马达上，把一股导电聚合物纤维的一端以某一螺旋角度固定在弹性线上，另一端通过平移台牵引使该螺旋角度保持不变，该螺旋角度根据需要进行选择；同步开启两个马达，弹性线随之转动，导电聚合物纤维以设定的螺旋角度不断地缠绕在弹性线上；连续不断地进行上述过程，即可以使多根导电聚合物纤维以恒定角度螺旋缠绕弹性线。