[发明专利]一种静电纺丝柔性电极材料及制备方法

说明书

本发明涉及一种静电纺丝柔性电极材料的制备方法，包括以下步骤：将碳纳米管加入纤维素纳米晶须悬浮液中得到溶液一；将聚乙烯醇和聚丙烯酸混合溶于水中得到溶液二；将溶液一和溶液二混合后得到纺丝液；采用静电纺丝技术将所述纺丝液制得静电纺丝碳纳米管/纤维素纳米晶须/聚乙烯醇/聚丙烯酸纤维导电膜；将所述静电纺丝碳纳米管/纤维素纳米晶须/聚乙烯醇/聚丙烯酸纤维导电膜通过苯胺溶液处理得到静电纺丝聚苯胺/碳纳米管/纤维素纳米晶须/聚乙烯醇/聚丙烯酸柔性电极材料。该柔性材料具有良好的导电性、柔韧性、稳定性。

技术领域

本发明涉及一种电极材料及其制备方法，尤其涉及一种静电纺丝柔性电极材料及其制备方法。

背景技术

柔性超级电容器是一种可弯曲、可折叠和可扭曲的超级电容器，综合了传统电容器和电池的优势，具有充放电速率快、循环寿命长、超强稳定性和安全环保等优点。柔性超级电容器，作为一种新型储能元件，已被广 泛用于无线电通信、混合动力汽车和可穿戴电子设备等领域。超级电容器主要包括三大部分：电极、隔膜和电解液。其中，电极是超级电容器最关键的组成部件，将直接决定电容器电学性能的好坏，现有电极材料包括碳纳米管和聚苯胺。

碳纳米管（Carbon nanotubes，CNTs）电极材料不仅具有优良的电容特性和稳定性，同时还具有较高的力学性能。但不同工艺下，CNTs的结构、孔径分布、比表面积、导电性和表面官能团差异性很大，单独使用CNTs无法确保制得的复合材料具有较好的电容性能。聚苯胺（Polyaniline，PANI）是一种结构型导电高分子化合物，醌式结构和苯式结构交错共存，俗称导电塑料。PANI导电性能高度可控且PANI电极材料具有价格低廉、良好物化稳定性、快速去掺杂能力和较好导电性能等优点，但从长久看来，单独使用PANI制得的电极材料相对稳定性较差，使用寿命较短。

静电纺丝（Electrospinning）是静电场中高分子流体雾化的一种特殊形式，正常雾化分裂出带电的聚合物溶液或熔体的射流，在静电力作用下，克服表面张力作用，喷射拉伸至收集器最后固化成纤维。力学性能突出的一维纳米材料不仅能满足较高导电性的要求，同时还能为活性物质提供较大的相对比表面积和较高的孔隙体积。

纤维素是绿色可再生的高分子化合物，来源广泛。将其制备成纳米级后，不仅具有质轻、比表面积大、长径比大、机械强度高和杨氏模量大等优点，而且可以长期稳定分散在溶剂体系中，形成稳定且均一的透明纳米纤维素胶体。其中，纤维素纳米晶须（Cellulosenanocrystals，CNCs）呈棒状或颗粒状，长径比约为16.6，具有很高的强度。

因此结合静电纺丝技术、碳纳米管、聚苯胺与纤维素获得柔性材料具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种柔性电极材料，该柔性电极材料以聚乙烯醇和聚丙烯酸为静电纺丝聚合物基体采用静电纺丝技术协同电极材料碳纳米管形成柔性电极材料。

本发明所采取的技术方案为：一种静电纺丝柔性电极材料的制备方法，包括以下步骤

S01 将碳纳米管加入纤维素纳米晶须悬浮液中得到溶液一；将聚乙烯醇和聚丙烯酸混合溶于水中得到溶液二；将溶液一和溶液二混合后得到纺丝液；

S02采用静电纺丝技术将所述纺丝液制得静电纺丝碳纳米管/纤维素纳米晶须/聚乙烯醇/聚丙烯酸纤维导电膜作为柔性电极材料。

为了进一步的改进柔性电极材料的电学性能、力学性能和热稳定性，还包括了步骤S03将所述静电纺丝碳纳米管/纤维素纳米晶须/聚乙烯醇/聚丙烯酸纤维导电膜通过苯胺溶液处理得到静电纺丝聚苯胺/碳纳米管/纤维素纳米晶须/聚乙烯醇/聚丙烯酸柔性电极材料作为进一步改进后的柔性电极材料。

进一步的，所述纤维素纳米晶须悬浮液制备方法为

（1）将漂白木浆纤维加入至硫酸溶液中进行酸解反应；