[发明专利]膜电极的制备方法

说明书

本发明提供了一种膜电极的制备方法，包括以下步骤：A)将细菌纤维素水凝胶打碎，配制细菌纤维素分散液；B)将所述细菌纤维素分散液与电容活性材料、导电剂混合，得到混合浆液；C)将所述混合浆液成膜，得到膜电极。本申请在制备膜电极的过程中，利用生物可降解的细菌纤维素作为支撑材料，无需采用粘结剂即可实现膜电极的制备，且使膜电极具有柔性、机械强度以及电容活性的优点。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种膜电极的制备方法。

背景技术

细菌纤维素是由能够生产纤维素的细菌如木醋杆菌等细菌，经过发酵等步骤得到的纤维素。细菌纤维素是一种具有生物可降解、机械强度高、可大量制备以及生产成本低等优点的生物材料。

研究表明，细菌纤维素经打碎或者剥离可得到单独的纤维素纤维，这些纤维具有表面作用力强、亲水性强、可成膜以及能够形成均匀水分散液的特点，因此与其他材料复合过程中，具有为其他材料提供支撑的作用。

超级电容器由于具有突出的功率密度以及可观的能量密度，逐渐成为能量存储材料中的重要一员。目前，制备电容器的膜电极均使用高分子材料作为粘结剂，在制备过程中需要使用有机溶剂或者需要多次碾压成膜等方法，上述方法存在成膜性差、有机溶剂有毒有害、高分子易溶胀等缺点，电容结构容易被破坏，影响使用且污染环境；并且膜电极与隔膜分离制备、容易发生滑动，电容器柔性较差等原因，由此限制了超级电容器的应用和发展。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种膜电极的制备方法，本申请制备的膜电极在不使用粘结剂的情况下，具有较好的自支撑性与机械强度。

有鉴于此，本申请提供了一种膜电极的制备方法，包括以下步骤：

A)将细菌纤维素水凝胶打碎，配制细菌纤维素分散液；

B)将所述细菌纤维素分散液与电容活性材料、导电剂混合，得到混合浆液；

C)将所述混合浆液成膜，得到膜电极。

优选的，所述细菌纤维素水凝胶由微生物菌种经过生物发酵得到，所述微生物菌种选自醋酸菌属、土壤杆菌属、根瘤菌属和八叠球菌属中的一种或多种。

优选的，所述电容活性材料选自Mxenes纳米片、层状双氢氧化物分散液、碳纳米管分散液、活性炭、炭黑、还原氧化石墨烯分散液和活化的介孔石墨烯分散液中的一种或多种；所述导电剂选自炭黑和乙炔黑中的一种或两种。

优选的，所述细菌纤维素分散液中细菌纤维素的固态物质含量为0.5～10mg/ml。

优选的，所述电容活性材料与所述细菌纤维素分散液中的细菌纤维素的质量比为7:3～9.5:0.5。

优选的，所述电容活性材料与所述导电剂的质量比为7:3～10:0.01。

优选的，所述成膜的方式为涂膜方式或抽滤方式。

优选的，所述抽滤方式中采用微孔水系滤膜和砂芯漏斗。

优选的，所述膜电极的单侧电容活性材料的负载量为1～5mg/cm³。

优选的，所述混合的方式为磁力搅拌、机械搅拌、超声分散和摇床震荡中的一种或多种；所述混合的时间为0.5～12h。

本申请提供了一种膜电极的制备方法，其是将细菌纤维素水凝胶打碎之后，再配制细菌纤维素分散液；然后将上述细菌纤维素分散液与电容活性材料、导电剂混合，得到混合浆液，最后将混合浆液成膜，得到膜电极。在制备膜电极的过程中，本申请利用细菌纤维素作为原料，其可形成纤维素纤维，不需要粘结剂即可实现膜电极的制备，且由于纤维素的特性，使得制备的膜电极具有柔性、机械强度大的特点。

附图说明