[发明专利]一种超级电容器柔性薄膜电极材料及其制备方法

说明书

本发明属于电极材料制备技术领域，公开了一种超级电容器柔性薄膜电极材料及其制备方法。所述制备方法为：将纳米纤维素和电极活性物质混合后加入到由表面活性剂制备的发泡液中，得到混合浆料；然后将所得混合浆料通过泡沫成型工艺发泡成型，干燥后得到所述超级电容器柔性薄膜电极材料。发明采用泡沫成型的工艺发泡成型制备超级电容器柔性薄膜电极材料，能够使纳米纤维素和其他电极活性物质充分混合均匀，能够保证电极材料的柔性、强度和优异的电化学性能，弯曲折叠若干次之后，电极材料内部结构及其比容量均能得到良好保持；在循环使用若干次之后，其比容量仍能保持良好。同时，泡沫成型工艺能节省大量的纤维原料、水及能源消耗，节省生产成本。

技术领域

本发明属于电极材料制备技术领域，具体涉及一种超级电容器柔性薄膜电极材料及其制备方法。

背景技术

随着电子产品的更新迭代，可穿戴、可折叠、便携式、轻量化的柔性电子器件受到人们极大的关注，与柔性电子器件对应的储能装置也须具备柔性，在众多应用领域中，超级电容器作为一种独特的创新技术，具有功率密度高、循环使用寿命长等优点，在柔性电子产品研究领域显示出巨大的市场潜力。近年来，随着柔性电子领域研究越来越深入，目前，多数现有技术制备柔性电极材料都采用导电性基底提供柔性，比如采用碳纤维、碳布、碳纳米管及碳纳米纤维等，如Murat Cakici等应用碳纤维纺织物作为基底，在其上均匀地生长珊瑚状MnO₂纳米材料，制备的柔性超级电容器电极具有467F/g的高比电容(Advancedelectrochemical energy storage supercapacitors based on the flexible carbonfiber fabric-coated with uniform coral-like MnO₂ structured electrodes)；呼延永江等人用碳纳米纤维组装的超级电容器比电容为114.6F/g(石墨烯掺杂对木质素基碳纳米纤维电化学性能影响的研究)，采用导电性基底生产成本高，不利于产业化。现有制备工艺多采用湿法成型、真空抽滤、磁控溅射、电化学沉积等方法，如成会明等人用导电聚合物或过度金属氧化物的水溶液作为电解液，采用恒电位电化学沉积法在石墨烯薄膜表面沉积导电聚合物或过渡金属氧化物，制备石墨烯基复合薄膜(一种石墨烯基柔性超级电容器及其电极材料的制备方法)，此类工艺制备的柔性电极材料存在活性物质与基底结合不牢固、原料分散不均匀以及材料孔隙率不高等问题，因此急需探索新方法新工艺。

泡沫成型工艺是一项新型的纸页成型技术，采用泡沫作为载体承载纤维，使得纤维能够在水基泡沫上得到很好的分散，纤维彼此搭接，通过控制泡沫的破裂，使得纤维沉积在成型网部，而形成一层或多层的纸页结构，目前，采用泡沫成型的工艺制备柔性电极材料却鲜有报道。

纤维素是地球上丰富的可再生资源，可降解、绿色环保，具备良好的成膜性能以及柔软度，纳米纤维素不仅和普通纤维素一样绿色环保可再生，而且由于尺寸小而具备更优异的力学、光学、热学等性能，使得纳米纤维素在诸多领域都得到运用。

超级电容器结合了电池和传统电容器的优势，有着的高的能量密度和功率密度，此外，由于其充放电时间短、循环稳定性高等优点被作为很多仪器设备的备用电源，被广泛运用在能源设备、动力等众多领域。制备柔性的超级电容器电极材料对柔性电极材料的发展具有重大意义。

发明内容

针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种超级电容器柔性薄膜电极材料的制备方法。

本发明的另一目的在于提供一种通过上述方法制备得到的超级电容器柔性薄膜电极材料。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种超级电容器柔性薄膜电极材料的制备方法，包括如下制备步骤：

(1)将纳米纤维素和电极活性物质混合后加入由表面活性剂制备的发泡液中；