[发明专利]一种纤维状的超级电容器的制备方法有效

专利信息
申请号: 202010261937.X 申请日: 2020-04-05
公开(公告)号: CN111599608B 公开(公告)日: 2023-04-07
发明(设计)人: 薛裕华 申请(专利权)人: 上海理工大学
主分类号: H01G11/46 分类号: H01G11/46;H01G11/30;H01G11/26;H01G11/86
代理公司: 上海邦德专利代理事务所(普通合伙) 31312 代理人: 余昌昊
地址: 200093 *** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 一种 纤维状 超级 电容器 制备 方法
【说明书】:

发明提出一种纤维状的超级电容器的制备方法,通过在钼丝表面原位生成一层活性的氧化钼层,形成氧化钼/钼芯鞘结构复合丝,以此氧化钼/钼芯鞘结构复合丝作为电极的超级电容器的比电容大于300 mF/cm2,储能性能好,具有广范的应用前景。本发明的钼芯表面阳极氧化均匀,不易脱落,机械强度高。使用氧化钼/钼芯鞘结构复合丝制备的纤维状的超级电容器工艺简单,并且价格低廉,操作人员可以通过控制氧化反应的时间,进一步调整钼芯表面氧化层的厚度,进而调控纤维状超级电容器的性能,得到性能可控的储能电极。

技术领域

本发明涉及电极材料技术领域,尤其涉及一种氧化钼/钼芯鞘结构复合丝储能电极材料及纤维状的超级电容器的制备方法。

背景技术

随着智能手表和智能手环等可穿戴电子产品逐渐在日常生活中普及,各类可穿戴电子设备也雨后春笋般的涌现。如果给这类设备提供足够的电源成为制约柔性便携或可穿戴智能器件发展的一个关键因素。

超级电容器具有充放电速度快、功率密度高和循环寿命长等优点,与普通的二维平面状的超级电容器相比,一维纤维状超级电容器不但体积更小,而且机械灵活性更高,可以很容易地组装成各种结构进行设计革新,在柔性器件和可编制可穿戴器件领域具有广泛的应用前景。

目前用于纤维状超级电容器的电极通常由碳纤维、碳纳米管纤维、石墨烯纤维。碳纤维比表面积小活性低,而碳纳米管纤维和石墨烯纤维制备工艺复杂、表面修饰困难。并且目前纤维状超级电容器的比电容、能量密度和功率密度都有待进一步提高。例如纯碳纳米管纤维或者石墨烯纤维的超级电容器的比电容才2.3 mF/cm2。开发物美价廉、性能优异的电极对纤维状超级电容器越来越重要。

金属氧化物等活性物质由于其具有较高的赝电容,通常也被广泛的用于超级电容器领域,但在金属丝或碳丝等表面修饰金属氧化物等活性物质,则存在着活性物质易脱落、金属丝易被腐蚀等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提出一种储能性能优,工艺简单,并且机械强度高的氧化钼/钼芯鞘结构复合丝储能电极材料及纤维状的超级电容器的制备方法。

为达到上述目的,本发明提出一种氧化钼/钼芯鞘结构复合丝储能电极材料,通过在钼丝表面原位生成一层活性的氧化钼层,形成氧化钼/钼芯鞘结构复合丝。

优选的,以草酸和氟化氨的水溶液为电解液,将所述钼丝固定在阳极上,以铂为阴极,使得阳极氧化1-50小时从而在所述钼丝表面原位生成一层活性的氧化钼层。

本发明还提出一种纤维状的超级电容器的制备方法,包括以下步骤:

步骤1:取一截钼丝,分别用丙酮、洗涤液、清水进行清洗;

步骤2:以草酸和氟化氨的水溶液为电解液,将钼丝固定在阳极上,以铂为对电极,通电后,阳极氧化1-50小时,形成氧化钼/钼芯鞘结构复合丝电极;

步骤3:将所述氧化钼/钼芯鞘结构复合丝电极分别用水和乙醇清洗干净,并且烘干;

步骤4:以1 M的硫酸或磷酸/PVA为固态电解质,分别涂抹在所述氧化钼/钼芯鞘结构复合丝电极上,并晾干;

步骤5:将两个所述氧化钼/钼芯鞘结构复合丝电极平行组装在一起形成所述纤维状的超级电容器。

优选的,所述钼丝的直径在20微米到3000微米之间。

优选的,所述的草酸和氟化氨的水溶液中,草酸的浓度范围为0.1-0.5mol/L。

优选的,所述的草酸和氟化氨的水溶液中,所述的草酸为二水合草酸(C2H2O4·2H2O)。

优选的,所述的草酸和氟化氨的水溶液中,氟化氨的浓度范围为0.01-0.2mol/L。

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