[发明专利]一种柔性锌离子混合电容器及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种柔性锌离子混合电容器，其特征在于包括正极、负极和电解质，其中正极采用柔性自支撑且具有电化学活性的活性碳纤维；

所述的活性碳纤维采用二次活化工艺制得；

所述的活性碳纤维采用二次活化工艺制得，其中二次活化工艺是指以下三种活化工艺中的一种：(1)首先经过水蒸气活化、再经过氢氧化钾活化的二次活化工艺；(2)首先经过氢氧化钾活化、再经过氯化锌活化的二次活化工艺；(3)首先经过水蒸气活化、再经过氯化锌活化的二次活化工艺；

所述的“首先经过水蒸气活化、再经过氢氧化钾活化的二次活化工艺”具体包括以下步骤：

(1.1)将未活化的碳纤维置于管式炉中，在惰性气体保护下升温至600-900℃，然后通入惰性气体和水蒸气的混合气体，活化10-60min，得到一次活化的碳纤维；

(1.2)将一次活化的碳纤维置于氢氧化钾水溶液中浸泡2-24h，取出干燥，得到产物1，然后在氮气气氛下将产物1置于600-900℃管式炉中活化0.5-2h，然后用去离子水反复清洗，直至清洗后的溶液呈现中性，经干燥后即得到二次活化的碳纤维；

所述的“首先经过氢氧化钾活化、再经过氯化锌活化的二次活化工艺”具体包括以下步骤：

(2.1)将未活化的碳纤维置于氢氧化钾溶液中浸泡2-24h后，取出干燥，得到产物2，在惰性气氛下将产物2置于600-900℃的管式炉中活化0.5-2h，然后用去离子水反复清洗，直至清洗后的溶液呈现中性，经干燥后即得一次活化的碳纤维；

(2.2)将一次活化的碳纤维置于氯化锌水溶液中浸泡2-24h，取出干燥，得到产物3，在惰性气氛下将产物3置于600-900℃的管式炉中活化0.5-2h，然后用去离子水反复清洗，直至清洗后的溶液呈现中性，经干燥后即得二次活化的碳纤维；

所述的“首先经过水蒸气活化、再经过氯化锌活化的二次活化工艺”具体包括以下步骤：

(3.1)将未活化的碳纤维置于管式炉中，在惰性气体保护下升温至600-900℃，然后通入惰性气体和水蒸气的混合气体，活化10-60min，得到一次活化的碳纤维；

(3.2)将一次活化的碳纤维置于氯化锌水溶液中浸泡2-24h，取出干燥，得到产物4，在氮气气氛下将产物4置于600-900℃的管式炉中活化0.5-2h，然后用去离子水反复清洗，直至清洗后的溶液呈现中性，经干燥后即得到二次活化的碳纤维；

其中未活化的碳纤维是指碳纤维束或碳纤维布。

2.根据权利要求1所述的柔性锌离子混合电容器，其特征在于：

步骤(1.1)中所述的惰性气体和水蒸气的混合气体中水蒸气的体积分数为0.001％-0.05％；水蒸气的流速为0.5*10^-4-1.5*10^-4L/min；

步骤(1.2)中所述的氢氧化钾水溶液的用量满足产物1中一次活化的碳纤维和氢氧化钾的质量比为1:1-1:5；

步骤(2.1)中所述的氢氧化钾水溶液的用量满足产物2中未活化的碳纤维和氢氧化钾的质量比为1:1-1:5；

步骤(2.2)中所述的氯化锌水溶液的用量满足产物3中一次活化的碳纤维和氯化锌的质量比为1:1-1:5；

步骤(3.1)中所述的惰性气体和水蒸气的混合气体中水蒸气的体积分数为0.001％-0.05％；水蒸气的流速为0.5*10^-4-1.5*10^-4L/min；

步骤(3.2)中所述的氯化锌水溶液的用量满足产物4中一次活化的碳纤维和氯化锌的质量比为1:1-1:5。

3.根据权利要求1所述的柔性锌离子混合电容器，其特征在于：

所述的活性碳纤维活化后的比表面积为500-2500m²/g。

4.根据权利要求1所述的柔性锌离子混合电容器，其特征在于：

所述的负极为镀锌柔性基底，或直接以锌丝作为柔性锌离子混合电容器的负极；

所述的电解质为含有锌盐的凝胶电解质体系，其中锌盐为硫酸锌、氯化锌、硝酸锌、醋酸锌、三氟甲烷磺酸锌、双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺锌中的至少一种。