[发明专利]柔性电极及其制备方法以及包含该柔性电极的柔性电容器

说明书

本发明涉及一种柔性电极及其制备方法以及包含该柔性电极的柔性电容器。所述柔性电极包括：集流体，所述集流体包括至少一根竹纤维，和负载于所述竹纤维表面的导电材料；活性物质，所述活性物质分散于所述集流体的表面，所述活性物质由竹薄壁细胞活化后形成，所述活性物质具有多个微孔；以及电解质层，所述电解质层包覆在所述集流体长度方向的外周，且使至少部分所述活性物质存在于所述集流体与所述电解质层之间。本发明的柔性电极能够实现对天然竹材资源的充分利用，大大降低了柔性电极的材料成本。竹纤维负载导电材料后具有良好的导电性，竹薄壁细胞活化后具有很多微孔，比表面积大，储存电荷的能力高，使柔性电极具有优异的稳定性和电化学性能。

技术领域

本发明涉及一种柔性电极及其制备方法以及包含该柔性电极的柔性电容器，属于柔性电子技术领域。

背景技术

储能器件的发展影响着对全球能源的开发与利用，与此同时，在电子设备轻量化、柔性化以及可穿戴化的快速发展趋势下，电子储量器件的轻量化与柔性化也势在必行。柔性电子设备相比于传统电子设备，具有质轻、柔性可变形、便于穿戴等优点，在信息、能源、智能家居、生物医药、可穿戴智能设备等相关领域具有巨大的发展潜力；储能器件作为电子设备的基础构件，为实现电子设备的柔性功能，对储能器件柔性以及可伸缩性能的发展具有重要意义。

目前，在各类储能器件中，电化学电容器由于具有可快速充放电、超长的循环稳定性、高的功率密度和操作安全等优点，被认为是最有前景的柔性能源存储器件之一。电极性能是影响电容器性能的关键因素，为保持电化学电容器储能性能的同时，提高其机械柔性，满足电化学电容器在柔性电子产品等领域的应用，需要具有良好导电性和机械柔性的柔性电极。

纺织织物是柔性电极材料的理想基质，因为其独特的分层多孔结构，使其可以吸附更多的活性物质来增加其导电性与比电容。纺织织物又分为天然纤维织物和合成纤维织物，其中天然纤维织物以棉织物为代表，棉纤维织物表面有大量的亲水性基团，以及织物内部的孔道结构，都有利于后期导电材料的生长负载，但是棉纤维的耐酸稳定性很差，在负载活性物质的过程中易产生损伤。此外，棉纤维织物的比表面积有限，对电荷的储存能力存在不足。

合成纤维织物的代表是涤纶，涤纶纤维粗细均匀，机械性能远好于棉纤维。化学稳定性方面，涤纶纤维具有极佳的耐腐蚀性能和良好的耐酸碱稳定性，且涤纶织物的比表面积要比棉纤维更大，能够弥补棉纤维织物的不足。然而，以合成纤维织物作为柔性电极材料，会使柔性电极的制备成本提高。

在现有技术中，竹子是重要的森林资源，其生长速度快，仅3～4年便可成材竹材。竹材的工业化利用以造纸、纺织以及纤维增强复合材料为主，利用方式相对单一，且以竹纤维的利用为主，对于竹材中含量占比高的竹薄壁细胞常以废弃物的形式除去，不仅浪费资源，而且造成严重的环境污染。竹材资源丰富，但其利用率低、附加值低，目前，关于竹材在柔性电子领域的应用还尚未被发现。

因此，如果能将竹材应用在柔性电子领域，从而研发一种性能稳定且成本低的柔性电极成为亟待解决的问题。

发明内容

发明要解决的问题

鉴于现有技术中存在的技术问题，例如：目前织物纤维基的柔性电极无法兼具良好的化学稳定性和低成本的问题，本发明首先提供了一种柔性电极。该柔性电极采用竹纤维、竹薄壁细胞作为电极材料，能够有效控制柔性电极的制作成本，且竹薄壁细胞活化后的比表面积大，使电极具有化学性能稳定的优点。

进一步地，本发明还提供了柔性电容器，其具有比电容高，且机械柔韧性好的优点。

进一步地，本发明还提供了柔性电极的制备方法，该制备方法的原料易于获得，能够降低生产成本，且制备步骤简单。

用于解决问题的方案

本发明首先提供了一种柔性电极，其包括：