[发明专利]新型储能皮革及基于该皮革的储能器件

说明书

本发明公开了一种新型储能皮革，包括皮革本体和储电材料，所述储电材料与所述皮革本体复合。该新型储能皮革，利用了皮革的柔性、可穿戴性以及内部具有的多级结构与导电材料和电活性材料相结合，该皮革制备方法简单，生产成本低廉，过程设备简单且与传统皮革加工工艺相匹配，可以用来制备柔性储电器件。

技术领域

本发明涉及一种新型储能皮革及基于该皮革的储能器件。

背景技术

随着可穿戴、可弯曲、柔性的电子产品的发展，能为其提供高能量、高功率的柔性储能器件得到越来越广泛的关注和研究，用以适应其在不同应用领域的需求。超级电容器具有能量高效利用方面的独特优势，已成为研究热点之一。当前超级电容器亟待解决的关键问题是其能量密度低，特别是在高功率、大电流工作时的能量密度衰减迅速，难以满足市场需求。

研发高性能的柔性储能器件的核心是寻找新型电极材料、设计和组装新型的电池，实现其作为柔性电子器件的电源系统必须具备轻、薄、柔的基本特性。目前的柔性储能器件主要以聚合物材料为基底来实现它的柔性，但是在实现长时间的、舒适的可穿戴方面还存在一定的困难，需要寻求新的基底材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型储能皮革及基于该皮革的储能器件，解决上述现有技术问题中的一个或者多个。

本发明提供新型储能皮革，包括皮革本体和储电材料，所述储电材料与所述皮革本体复合。

在一些实施方式中，皮革本体为蓝湿皮、天然革、合成革或人造革中的一种。

在一些实施方式中，储电材料为导电材料或具有电化学活性材料中的一种或多种。

在一些实施方式中，导电材料为碳基材料、金属纳米材料、非金属纳米材料、导电聚合物、导电墨水的一种或多种，所述碳基材料包括碳纳米管及其衍生物、石墨烯及其衍生物，所述金属纳米材料包括金纳米线、银纳米线、铜纳米线、纳米金，所述非金属纳米材料包括硅纳米线，所述导电聚合物包括聚吡咯及其衍生物、聚苯胺及其衍生物、聚噻吩及其衍生物。

其中，碳基材料、金属纳米材料、非金属纳米材料、导电聚合物等导电材料，都是采用成熟的现有技术合成或者商业购买。

具体的，碳基材料为碳纳米管及其衍生物、石墨烯及其衍生物等，如酸化碳纳米管和氧化石墨烯；金属纳米材料为金纳米线、银纳米线、铜纳米线或纳米金等零维、一维以及二维的纳米材料；非金属纳米材料为硅纳米线、有机半导体纳米线等；导电聚合物为聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩等及其衍生物，导电墨水为市售的导电墨水。

优选的，导电材料为碳纳米管及其衍生物、金属纳米线、石墨烯及其衍生物

在一些实施方式中，导电材料为碳纳米管衍生物或石墨烯衍生物，优选为酸化碳纳米管、氧化石墨烯；或者导电材料是导电聚合物，如聚吡咯及其衍生物、聚苯胺及其衍生物、聚噻吩及其衍生物。其中，导电聚合物在混合过程中在皮革上直接原位合成。比如，聚吡咯的合成方式为，将单体吡咯的溶液倒在皮革上，待皮革完全浸没后，加入三氯化铁水溶液，在冰水浴中反应完全后，进行抽滤并冲洗干净，得到在皮革上直接原位聚合的聚吡咯。

由于皮革本体具有的官能团羧基、氨基、羟基、巯基、双硫键等，上述的导电材料，碳纳米管衍生物、石墨烯衍生物或者原位合成的导电聚合物，可以通过化学键或者氢键等的分子间相互作用力与皮革本体结合在一起，或者通过静电吸附与皮革本体结合在一起，以增强导电材料与皮革本体的结合，进一步解决由于导电材料脱落导致功能化丧失的问题。

在一些实施方式中，具有电化学活性材料为金属氧化物、导电聚合物、包括金属氧化物的复合材料或包括导电聚合物的复合材料。其中，金属氧化物为MnO₂、铁钴镍系列的氧化物等；导电聚合物为PEDOT纳米线、PANI、PPy等。

在一些实施方式中，复合的方法为机械搅拌、浸渍、抽滤、涂覆、喷涂、打印或转鼓混合中的一种。