[发明专利]一种柔性、固态超级电容器及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种柔性、固态超级电容器，其包括正极、负极和介于两者中间的电解质，其特征在于：

所述的电解质为双网络木质素水凝胶；

所述的正负极相对独立地为导电碳布电极、活性炭电极、石墨烯电极、多孔碳电极或金属氧化物电极中的一种；

所述的双网络木质素水凝胶由以下方法制备得到：

（1）首先将木质素溶于碱性溶液中，加入交联剂配制水凝胶前驱体溶液，在一定的温度下发生交联反应，形成第一网络木质素水凝胶；

（2）将步骤（1）中得到的第一网络木质素水凝胶浸入酸性溶液中浸泡，即形成双网络木质素水凝胶。

2.根据权利要求1所述的柔性、固态超级电容器，其特征在于：

步骤（1）中所述的木质素为碱木质素、酶解木质素或磺酸木质素；

步骤（1）中所述的碱性溶液为NaOH水溶液、KOH水溶液、Na₂CO₃水溶液、K₂CO₃水溶液、NaHCO₃水溶液、KHCO₃水溶液中的至少一种，碱性溶液的浓度为0.0001~10 mol/L；

步骤（1）中所述的交联剂结构式为(R₁)_y-R₃ -(R₂)_x，其中，x和y为大于等于1的整数，x和y相对独立； R₁和R₂相对独立地为卤素基团、环氧基团、酸酐基团、羟基基团、氨基基团、羧基基团或酰氯基团；R₃为、、 中的至少一种，其中m、n、p均为大于等于1的整数；

步骤（1）中所述的木质素和交联剂的质量比为50:1~1:50；

步骤（1）中所述的碱性溶液的用量满足加入木质素后的碱性溶液中木质素的质量浓度为5~40 wt %；

步骤（1）中所述的交联反应是指在10~150℃反应至水凝胶前聚体溶液不流动为止。

3.根据权利要求1所述的柔性、固态超级电容器，其特征在于：

步骤（1）中所述的交联剂为聚乙二醇二缩水甘油醚。

4.根据权利要求1所述的柔性、固态超级电容器，其特征在于：

步骤（2）中所述的酸性溶液为硫酸水溶液、硝酸水溶液、磷酸水溶液、醋酸水溶液中的至少一种，酸性溶液的浓度为0.0001~10 mol/L；

步骤（2）中所述的浸泡的时间为0.1h~48h。

5.根据权利要求1所述的柔性、固态超级电容器，其特征在于：

所述的正级、负极均为聚苯胺修饰的碳布电极。

6.根据权利要求5所述的柔性、固态超级电容器，其特征在于所述的聚苯胺修饰的碳布电极由以下方法制备得到：

（a）溶液A的配制：取苯胺单体溶于酸性溶液中配制成溶液A；

（b）将碳布清洗，然后浸置于溶液A中；

（c）溶液B的配制：将氧化剂充分溶解酸性溶液中配制成溶液B；

（d）将溶液B加入到浸有碳布的溶液A中，室温下搅拌反应过夜，使聚苯胺原位均匀生长到碳布上；

（e）反应结束后，将碳布取出，用水冲洗碳布至冲下来的水溶液无色为止，晾干即得到聚苯胺修饰的碳布电极。