[发明专利]一种凯夫拉纳米纤维增强柔性固态线状超级电容器的制备方法

摘要

一种凯夫拉纳米纤维增强柔性固态线状超级电容器的制备方法，本发明涉及超级电容器的制备方法。本发明要解决现有技术存在制备全固态线状超级电容器使用的凝胶机械性能低，通过生成交链聚合物的方法提高凝胶聚合物的机械性能，但力学强度仍然有限并且常以牺牲材料韧性为代价的问题。方法：一、凯夫拉纳米纤维的制备；二、电容器的组装；三、电解质的制备；四、电解质的灌注；五、电容器的干燥。本发明用于一种凯夫拉纳米纤维增强柔性固态线状超级电容器的制备方法。

主权项

1.一种凯夫拉纳米纤维增强柔性固态线状超级电容器的制备方法，其特征在于它是按照以下步骤进行的：一、凯夫拉纳米纤维的制备：取凯夫拉浆粕在真空干燥箱中干燥12h～24h，得到干燥后的凯夫拉纤维，将叔丁醇钾与干燥后的凯夫拉纤维置于二甲基亚砜/甲醇混合液中，磁力搅拌2天～7天，即得到深红色的凯夫拉纳米溶液；所述的叔丁醇钾与干燥后的凯夫拉纤维的质量比为(0.5～1):1；所述的叔丁醇钾的质量与二甲基亚砜/甲醇混合液的体积比为(5～15)g:200mL；所述的二甲基亚砜/甲醇混合液中二甲基亚砜与甲醇的体积比为(20～60):1；二、电容器的组装：将两根长度为1cm～30cm的CVD生长碳纳米管纤维穿过两端开口的聚丙烯管，通过夹子将两根CVD生长碳纳米管纤维及聚丙烯管两端平行固定，且两根CVD生长碳纳米管纤维之间边缘的水平距离为50nm～100nm，得到内置CVD生长碳纳米管纤维的聚丙烯管，向内置CVD生长碳纳米管纤维的聚丙烯管中注入深红色的凯夫拉纳米溶液，得到注入凯夫拉纳米溶液的聚丙烯管，然后将注入凯夫拉纳米溶液的聚丙烯管置于去离子水中，反去质子化反应至凯夫拉纳米纤维完全固化，剥离聚丙烯管，得到凯夫拉纳米纤维凝胶，用去离子水清洗凯夫拉纳米纤维凝胶，得到电容器；所述的聚丙烯管的长度为0.5cm～28cm，直径为1mm～5mm；且CVD生长碳纳米管纤维的长度大于聚丙烯管的长度；三、电解质的制备：将聚乙烯醇与质量百分数为75％～100％的磷酸混合均匀，得到混合物，将混合物置于温度为80℃～90℃的去离子水中搅拌1h～3h溶解，得到凝胶电解液；所述的聚乙烯醇与质量百分数为75％～100％的磷酸的质量比为(0.5～2):1；所述的聚乙烯醇的质量与温度为80℃～90℃的去离子水的体积比为(5～10)g:100mL；四、电解质的灌注：将电容器浸入凝胶电解液中，在温度为50℃～70℃及搅拌速度为10r/s～30r/s的条件下，溶剂置换反应24h～72h，取出，得到灌注好的电容器；五、电容器的干燥：将灌注好的电容器置于温度为50℃～60℃的烘箱中干燥12h～24h，取出，即得到凯夫拉纳米纤维增强柔性固态线状超级电容器。