[发明专利]织物基柔性超级电容器及其制造方法

说明书

本发明提供制造成本低、制造工艺简单、对织物的透气性影响小、比电容特性及弯折稳定性优异的织物基柔性超级电容器及其制造方法。该方法包括将钼酸铵和羧甲基纤维素按照规定的比例配合并溶解在水中，制得含钼涂布液；将含钼涂布液均匀涂布在具有柔性的织物的一侧表面上，然后在40～80℃的温度下干燥、固化，形成带有含钼涂层的织物；利用绿光激光器照射含钼涂层，使含钼涂层中的羧甲基纤维素碳化，形成含钼复合导电层；将带有含钼复合导电层的织物切割成规定尺寸以制成电极片，将两个电极片以夹着电解液的方式叠合，得到超级电容器。本发明的柔性超级电容器适合用于可穿戴的电子设备，在智能假肢、生物医疗、机器人等领域有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及超级电容器领域，具体涉及一种在织物上形成含钼复合导电层并由此制造织物基柔性超级电容器的方法、以及由该方法制造的织物基柔性超级电容器。

背景技术

随着全球经济和工业技术的快速发展，能源问题成为世界各国关注的焦点问题，发展可再生的能源转化与存储装置尤为关键。开发高性能的能源器件，以满足未来对同时具备高能量密度、高功率密度和长循环寿命的要求，一直以来都是研究的热点和焦点。自2012年来，随着谷歌眼镜、智能手环为代表的可穿戴电子产品进入市场，柔性/可穿戴设备得到了极大的重视和快速发展，同时为能源器件带来了新的挑战。可穿戴设备即直接穿在身上，或是整合到用户的衣服或配件的一种便携式设备。传统的能源器件大都难以有效满足可穿戴设备轻型化、微型化、柔性化、集成化的发展需要，也难以满足大容量的要求。只有研制出高效、高质量、具备穿戴舒适性的可穿戴能源器件，消费者才会喜欢并使用这些可穿戴电子设备几此人们对可穿戴能源器件的研究也越来越深入。

超级电容器是指介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能装置，它既具有电容器快速充放电的特性，同时又具有电池的储能特性。与蓄电池和传统物理电容器相比，超级电容器的特点主要体现在(1)功率密度高、(2)循环寿命长、(3)工作温限宽、(4)免维护、(5)绿色环保。

目前已报道的在织物上制备柔性超级电容器的技术主要有编织技术、化学沉积技术等。

专利文献1中提出了一种以编织技术在织物上制备超级电容器的方法，首先以柔性薄膜为电极材料来制备条状全固态超级电容器,再通过编织得到由多个条状电容器单元以一定方式组合而成的超级电容器织物。虽然制备的器件具有柔性电容器的性能，但工艺流程复杂。

专利文献2也公开了一种基于化纤织物的柔性超级电容器电极的方法，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电极活性材料,得到超高柔性的电极。这一方法的不足之处在于有机溶剂会对柔性织物产生影响，从而影响器件的使用寿命。

专利文献3公开了一种Mo₂C/MoO₂/C复合电极材料的制备方法，其中使用钼盐和含碳前体制成凝胶体，并通过冻干和400～1600℃的高温碳化得到复合材料，然后再使用得到的复合材料制成涂布液，涂布在铜箔上形成电极。该方法中采用非常高的碳化温度，制作成本高，且电极的制造过程复杂。

因此，尚需要一种制造成本低、制造工艺简单、对织物的透气性影响小的超级电容器的制造方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：中国专利公开CN110172771A

专利文献2：中国专利公开CN109859961A

专利文献3：中国专利公开CN109148869A

发明内容

本发明是鉴于上述现有技术中存在的技术问题而完成的发明，其目的是提供一种制造成本低、制造工艺简单、对织物的透气性影响小、比电容特性及弯折稳定性优异的超级电容器的制造方法，此外，本发明的目的还在于提供由上述制造方法制造的超级电容器。