[发明专利]一种纳米纤维纱线超级电容器的制备方法

说明书

本发明涉及超级电容器的制备方法，特别是一种纳米纤维纱线超级电容器的制备方法，属于电子技术领域。所述制备方法包括如下步骤：(1)将细菌纤维素洗净(2)配置碳纳米管分散液(3)将洗净的细菌纤维膜剪成长条后浸泡在碳纳米管溶液中(4)以不锈钢丝为芯丝，细菌纤维素膜为外包纤维通过机械加捻为细菌纤维素包芯纱(5)对得到的包芯纱进行电化学沉积(6)涂覆凝胶电解液，组装成对称超级电容器。该制备方法工艺流程简单、无污染，成本较低，条件易控，能量消耗少，得到的纳米纤维纱线超级电容器具有良好的柔韧性和可织性，同时具有较高的比容量、优异的循环稳定性等，有利于高性能纳米纤维纱线超级电容器的规模化生产。

技术领域

本发明涉及超级电容器的制备方法，特别是一种纳米纤维纱线超级电容器的制备方法，属于电子技术领域。

背景技术

超级电容器结合了电池与传统电介质电容器的优势，其高能量密度和高功率密度填补了电池和传统电介质电容器之间的空白。导电聚合物作为一种超级电容器电极的材料，由于该类材料在充放电时也是发生的氧化还原反应，具有很高的比容量，同时易于合成、制备成本较低，所以近年来在超级电容器领域发展极为迅速。纱线超级电容器以其良好的柔韧性和可织性成为可穿戴电子产品和智能纺织品的研究热点。纯金属纤维由于其良好的机械强度和导电性，在制造高性能的纱线超级电容器中常被用作集流器。导电聚合物具有良好的电化学性能、制备简便和生物相容性好等优点，常被引入纤维电极中以增强电容。但是纱线超级电容器无法规模化生产，且其比电容低，循环稳定性、能量转化效率差等问题限制了其它的应用。

中国专利公开号CN108364797A，公开日2018年8月3日，发明名为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。该方法将碳纳米管通过浸润分散在织物和纱线表面，然后对其进行原位聚合得到导电织物和纱线。此方法得到的织物电极和纱线电极能量转换效率不高，且比容量偏低，很难实现高的倍率特性。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种纳米纤维纱线超级电容器的制备方法。

为了实现上述目的，本发明的技术解决方案为。

一种纳米纤维纱线超级电容器的制备方法，所述的制备方法按以下步骤进行：

a.将细菌纤维素纳米纤维膜浸泡在浓度为0.1～1mol/L的氢氧化钠溶液中1h，用去离子水反复冲洗，去除表面的培养基和杂质，再将处理后的细菌纤维素膜剪切成宽6-10mm的长条。

b.将羧甲基纤维素、十二烷基苯磺酸钠、羧基化碳纳米管和去离子水按质量比1:1:1:100混合，超声1h后连续搅拌直至完全溶解形成碳纳米管的分散液。

c.将长条状细菌纤维素膜浸泡在碳纳米管的分散液中10-15min后，取出作为外包纤维，采用直径0.02mm的不锈钢丝作为芯丝，通过机械加捻将外包纤维加捻到芯丝上得到直径为0.4-0.6mm的导电包芯纱，其中捻度为50-60捻/10cm。

d.配制浓度为0.1～1mol/L的吡咯单体溶液，然后向吡咯单体溶液中加入0.1～0.6mol/L的对甲苯磺酸溶液配制成电化学镀液。

e.将制得的导电包芯纱作为工作电极，铂电极作为对电极，采用两电极电化学氧化法，先施加1.5～3V的恒电压反应1h，然后将电压升至5～8V的恒电压反应2h，反应结束后用去离子水清洗，接着放入60℃的鼓风干燥机中干燥，得到复合电极材料。

f.按质量比为1:1:10的配比制得硫酸、聚乙烯醇和去离子水的混合溶液，将混合溶液置于水浴锅中在85℃条件下搅拌1h，冷却后得到凝胶电解质，将凝胶电解质涂覆于复合电极表面，然后将两根涂覆后的复合电极通过加捻的方法组装成纳米纤维纱线超级电容器。

所述的长条状细菌纤维素膜的宽度与导电包芯纱的直径比例为15:1。

所述的组成的纳米纤维纱线超级电容器为对称超级电容器。