[发明专利]一种碳纳米管织物电极及纱线电极的制备方法及电极的应用

说明书

一种碳纳米管织物电极及纱线电极的制备方法及电极的应用，它涉及一种电极的制备方法及电极的应用，本发明是要解决目前没有一种方法可同时制备基于普通纺织品织物及纱线的柔性电极等问题，方法为：采用氯化亚锡对普通纺织品用聚酯纤维织物及纱线敏化处理，制备织物/碳纳米管织物电极及纱线/碳纳米管纱线电极，制备导电聚合物/织物/碳纳米管织物电极及导电聚合物/纱线/碳纳米管纱线电极，应用于柔性超级电容器，本发明的方法工艺简单、成本低、具有普遍适用性；以该织物电极和纱线电极装配成的平面型和纤维型对称超级电容器同样获得了优异的电化学性能。

技术领域

本发明涉及一种碳纳米管织物电极或纱线电极的制备方法及电极的应用。

背景技术

目前，随着便携式及可穿戴电子产品的发展，高性能的柔性电极已成为储能领域研究的重要方向。普通纺织品织物制备工艺成熟，可大规模生产，原料来源丰富；纺织品用织物具有三维多孔的网络结构，使其具有极高的柔性；纺织品用织物具有良好的透气性。然而纺织品用织物不导电，无法直接用作电极，因此需要导电化处理。碳纳米管具有高的导电性及大的比表面积，将其复合在织物表面形成的柔性电极兼具织物电极和碳纳米管的优点。然而，目前仍然无法采用一种简单的方法可以实现碳纳米管在织物纤维表面均匀分布，因此制备的织物电极很难实现高的倍率性能。同时，目前很难制备基于普通纺织品的纱线电极，更没有同一方法可制备基于普通纺织品的织物电极或纱线电极。此外，目前织物电极或纱线电极的难以实现规模化生产。

发明内容

本发明是要解决目前没有一种方法可同时制备基于普通纺织品织物及纱线的柔性电极；解决现有普通纺织品织物电极或纱线电极导电化处理过程中，高导电材料与纺织品纤维无法形成紧密贴合的问题；解决普通纺织品纱线难以制备成纤维型柔性电极的问题；解决现有制备方法工艺复杂、成本高的问题；解决现有制备的普通纺织品织物电极或纱线电极无法大规模生产的问题；解决现有织物电极或纱线电极无法同时满足高的力学性能及电化学性能，尤其是在不同形变过程中柔性电极的电化学性能出现严重下降的问题；解决现有织物电极或纱线电极倍率性能差的问题。

本发明的一种碳纳米管织物电极或纱线电极的制备方法，该方法按如下步骤进行：

一、将聚酯纤维织物或纱线浸渍在丙酮中超声洗涤，随后浸渍在乙醇中超声洗涤，最后浸渍在去离子水中超声洗涤，得到除杂的聚酯纤维织物或纱线；

二、将氯化亚锡添加到混合溶剂中，随后添加HCl得到敏化溶液；将除杂的聚酯纤维织物或纱线浸渍在敏化溶液中并伴有搅拌得到敏化聚酯纤维织物或纱线；其中，混合溶剂是由甲醇与去离子水按等体积混合而成；

三、将碳纳米管酸化处理后超声分散在去离子水中，得到碳纳米管分散液；

四、将敏化处理的聚酯纤维织物或纱线浸渍在碳纳米管分散液中，之后干燥处理，多次重复“浸渍-干燥”制备过程得到织物/碳纳米管织物电极或纱线/碳纳米管纱线电极；

五、通过原位化学聚合的方法在织物/碳纳米管电极及纱线/碳纳米管电极表面复合导电聚合物，得到导电聚合物/织物/碳纳米管织物电极及导电聚合物/纱线/碳纳米管纱线电极。

本发明旨在采用氯化亚锡前处理的方法，使普通纺织品织物和纱线表面带上相应的正电荷，在静电引力的作用下使带负电荷的碳纳米管在织物和纱线中的纤维表面定向排布、紧密贴合、均匀负载，形成导电性良好的三维网络结构，制备一种高导电柔性基底，并在其表面沉积具有高赝电容的活性材料，得到兼具优异电化学性能和机械性能的柔性超级电容器用柔性电极，为可穿戴电子产品用柔性能源存储设备的规模化生产提供了一种有效的策略。

本发明包含以下有益效果：

（1）本发明的制备方法可同时实现基于普通纺织品织物及纱线的柔性电极；

（2）制备工艺简单、原材料价格低廉；