[发明专利]一种基于化纤织物的柔性超级电容器电极的制备方法

说明书

本发明属于超级电容器技术领域，提供了一种基于化纤织物的柔性超级电容器电极的制备方法，目的是制备一种具有超高柔性和优异力学性能的电极材料。其方法具体为：利用一种类似于“银镜反应”的化学方法在化纤织物上均匀生长一层纳米镍导电层，以此作为电极基底和集流体。再采用水热法在基底上原位生长MnO₂之类的电极活性材料，得到具有高比电容和超高柔性的电极。本发明属于超级电容器技术领域，制备过程简单，成本低，在柔性电子领域具有很好的应用价值。

技术领域：

本发明属于超级电容器技术领域，具体地，涉及一种基于化纤织物的柔性电极的制备方法。

背景技术

超级电容器是介于传统电容器和蓄电池之间的一种新型储能装置，它具有功率密度大、容量大、使用寿命长、免维护、经济环保等优点。近年来，人们要求电子设备越做越小，但不想让集成化带来的功耗增加影响功率和待机时间。传统的电池已经渐渐不能满足这些要求，这推动了超级电容器的发展。此外，随着可穿戴、可折叠、柔性便携式电子的发展，能为之提供能量的柔性超级电容器逐渐成为研究热点。

柔性超级电容器的电极材料主要有碳材料，导电聚合物，金属氧化物和氢氧化物。其中金属氧化物已被证明具有很高的比电容，例如MnO₂的理论电容值为1370F·g^-1。超级电容器的电极材料通常需要依附在具有高导电性、高比表面积的导电基体上，该导电基体称为集流体。目前柔性超级电容器常用的集流体可分为金属、碳材料、高分子三大类。

常用不锈钢网、泡沫镍和多孔纳米金作为导电基底，在上面沉积电极活性材料、导电添加剂和粘合剂的混合物。例如，中国发明文献CN108538616A公开了一种泡沫镍自支撑纳米片堆叠的盘状MnO₂超级电容器电极的制备方法，先采用水热法在泡沫镍表面生长纳米片堆叠的盘状MnO₂前驱体，再将前驱体煅烧生成纳米片堆叠的盘状MnO₂，得到具有优异电化学性能的电极。然而，它们并不具备真正的柔性，在含水电解质中容易腐蚀，且金属集电极和添加剂的重量造成功率密度和能量密度较低。

碳布具有较好的柔性，且质轻，环保，具有三维多孔结构，有利于离子扩散和电荷传输，因此常被用作柔性电极基底。例如，中国发明文献CN105810883A公开了一种柔性可穿戴电极的制备方法，以碳布为基体，对其进行化学处理并负载石墨烯和金属氧化物，得到的柔性电极可以实现较小的内阻和较高的能量密度。但市场上碳布的价格较高，造成电极成本的增加。

以生物纤维或化学纤维通过纺织、针织或挤压得到的织物，由于具有质量轻、柔性好、成本低的性质，被选为最佳的柔性超级电容器基底。这些织物同样具有丰富的三维多孔结构，有助于增加活性物质的负载。但需要在表面做导电层，并解决界面之间结合力的问题。例如，中国发明文献CN102779648B公开了一种超级电容器用柔性电极的制备方法，通过磁控溅射在织物上做导电金涂层，再负载导电聚合物PPy做成柔性复合电极，可以同时实现良好的电化学性能和柔性、可拉伸特性。此工艺虽用到织物，但磁控溅射Au无疑增加了制备成本。

针对以上问题，本发明提出一种基于化纤织物的柔性超级电容器电极的制备方法，操作简单、成本低，对柔性超级电容器的应用领域具有重要意义。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种基于化纤织物的柔性超级电容器电极的制备方法，旨在保证电极高比电容的同时大力提高其柔性。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：首先制备一种化纤织物柔性导电基底，再原位生长MnO₂之类的电极活性材料。

本发明通过以下技术方案来实现，一种基于化纤织物的柔性电极的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤S1：准备一块裁剪成合适尺寸的化纤织物，依次用无水乙醇和去离子水洗涤，烘干。