[发明专利]基于A-CNTs/Kx

说明书

本发明公开了基于A‑CNTs/K_xMnO₂和Ti₃C₂T_y/MoO₃的柔性超级电容器及其制法。该超级电容器以酸化的碳纳米管修饰K⁺离子预嵌入的MnO₂纳米棒的自支撑柔性膜为正极，以Ti₃C₂T_y耦合MoO₃纳米带的自支撑柔性膜为负极，以聚乙烯醇/硫酸钠凝胶体系为电解质。本发明通过电极材料的合理匹配、纳米结构的精确设计、器件的完整组装，多级复合，协同作用增效，使超级电容器的工作电压为2V，质量比电容达到65.5Fg^‑1，在863.5Wkg^‑1的功率密度下具有36.4Whkg^‑1的高能量密度，6000次循环恒电流充放电后拥有91.7％的电容维持率，在柔性和便捷式电子设备领域中具有极大的应用前景。

技术领域

本发明属于超级电容器领域，具体涉及一种基于A-CNTs/K_xMnO₂和 Ti₃C₂T_y/MoO₃的柔性超级电容器及其制法。

背景技术

便携式可穿戴电子器件的迅速发展对储能装置的电化学性能和机械柔韧性提出了更高的要求。柔性超级电容器以其高功率密度、超长寿命和方便的加工性能吸引了众多的研究者。然而，在目前柔性超级电容器电极材料体系中，由于正负极材料不匹配、电极利用率低等问题，很难获得具有良好电化学和机械性能的器件。因此，探索具有理想电容和良好柔韧性的新型电极材料具有重要的理论意义和实际应用价值。

由于水系电解液分解电压的局限，导致超级电容器工作电位范围和能量密度都较低，限制了其进一步的发展及应用。为了提高能量密度，由两个不同且具有较大比电容和工作电压的正负电极材料和凝胶电解质来构建固态非对称超级电容器，根据能量密度公式E＝1/2CV²能有效地增加器件的能量密度。复合电极材料的结构往往会结合每种成分的优势和独特的协同效应而表现出良好的性能。因此，通过探索合适的正负电极材料来构筑具有优异性能的先进柔性固态非对称超级电容器以满足市场需求成为进来研究的热点。如何设计和优化电极材料成分并构筑功能性的杂化层界面，实现正负极材料兼具机械柔韧与储能特性的柔性非对称超级电容器仍然是一个巨大的挑战。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供基于A-CNTs/K_xMnO₂和Ti₃C₂T_y/MoO₃的柔性超级电容器及其制法，提高电极活性材料的利用率，以实现可将应用于柔性储能领域的高能量密度、高功率密度和循环稳定性优异的柔性超级电容器。

为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案来实现。

基于A-CNTs/K_xMnO₂和Ti₃C₂T_y/MoO₃的柔性超级电容器的制备方法，包括如下步骤：

(1)制备A-CNTs/K_xMnO₂柔性自支撑复合物膜正极；所述x的取值为0-1；

(2)制备Ti₃C₂T_y/MoO₃柔性自支撑复合物膜负极；所述y为任意数值；

(3)配置PVA/Na₂SO₄凝胶电解质；