【CN109786122A】可拉伸阵列结构微型电极和微型超级电容器及其制备方法【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910172203.1

(22)申请日 2019.03.07

(71)申请人 河北科技大学

地址 050018 河北省石家庄市裕翔街26号

(72)发明人 李晓燕　姚继明　张维　阎若思　

(74)专利代理机构 石家庄国为知识产权事务所

13120

代理人 米文智

(51)Int.Cl.

H01G 11/24(2013.01)

H01G 11/26(2013.01)

H01G 11/30(2013.01)

H01G 11/40(2013.01)

H01G 11/46(2013.01)

H01G 11/36(2013.01)

H01G 11/86(2013.01)H01G 11/56(2013.01)H01G 11/84(2013.01)

(54)发明名称可拉伸阵列结构微型电极和微型超级电容器及其制备方法(57)摘要本发明涉及纺织材料与电化学储能工艺的交叉技术领域，尤其涉及一种可拉伸阵列结构微型电极和微型超级电容器及其制备方法。该电极包括可拉伸纺织物基底，印制在所述纺织物基底上的导电油墨，通过所述导电油墨固定在所述纺织物基底上的多孔碳纤维，以及电沉积在多数多孔碳纤维上的金属氧化物。其制备方法为：在所述纺织物基底上印制导电油墨，然后静电植入多孔碳纤维，再电沉积金属氧化物。将该油墨与静电植入碳纤维的工艺相结合制备可拉伸阵列结构微型电极、以及将该微型电极通过水系凝胶电解质组装成微型超级电容器的制备方法，二者工艺过程简单，成本较低，

易于实现规模化生产。权利要求书2页 说明书6页 附图2页CN 109786122 A 2019.05.21

C N 109786122

A

权　利　要　求　书1/2页CN 109786122 A

1.一种可拉伸阵列结构微型电极，其特征在于，所述电极包括可拉伸纺织物基底，印制在所述纺织物基底上的导电油墨，通过所述导电油墨固定在所述纺织物基底上的多孔碳纤维，以及电沉积在所述多孔碳纤维上的金属氧化物。

2.根据权利要求1所述可拉伸阵列结构微型电极，其特征在于，所述导电油墨中包括酸化处理的多壁碳纳米管、十二烷基苯磺酸钠、乙基纤维素、盐酸羟胺和溶剂。

3.根据权利要求2所述可拉伸阵列结构微型电极，其特征在于，所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮的水溶液。

4.根据权利要求3所述可拉伸阵列结构微型电极，其特征在于，所述导电油墨中所述多壁碳纳米管的浓度为1.5～3g/L，所述十二烷基苯磺酸钠的浓度为10～15g/L，所述乙基纤维素的浓度为5～8g/L，所述盐酸羟胺的浓度为3～6g/L，所述N-甲基吡咯烷酮的质量百分浓度为8～10％。

5.根据权利要求2所述可拉伸阵列结构微型电极，其特征在于，所述导电油墨的制备工艺为：将所述酸化处理的多壁碳纳米管与所述十二烷基苯磺酸钠在水中搅拌均匀，超声分散，加入所述乙基纤维素、盐酸羟胺和溶剂，搅拌均匀，即得；和/或

酸化处理所述多壁碳纳米管的制备工艺为：将所述多壁碳纳米管加入到酸溶液中，于50～70℃超声处理2～4h，过滤，用水清洗至中性，过滤，于80～100℃干燥至恒重，研磨成均匀细粉末，即得。

6.根据权利要求1所述可拉伸阵列结构微型电极，其特征在于，所述纺织物基底为含有氨纶的棉或含有氨纶的粘胶织物，所述纺织物基底的纤度为18.2～19.0dtex；和/或所述多孔碳纤维的制备工艺为：将碳纤维浸渍于pH>10的碱性溶液中2～3h，在惰性气体保护下升温至800～850℃并保温2～3h，降温至20～40℃，置于稀盐酸中浸泡1～2h，洗涤，干燥，即得。

7.一种权利要求1～6任一项所述可拉伸阵列结构微型电极的制备方法，其特征在于，包括在所述纺织物基底上印制所述导电油墨，然后静电植入所述多孔碳纤维，再电沉积所述金属氧化物。

8.根据权利要求7所述可拉伸阵列结构微型电极的制备方法，其特征在于，在所述纺织物基底上印制所述导电油墨的方法为：将所述纺织物基底进行去杂处理，通过平面丝网印刷将银浆和所述导电油墨印制于所述纺织物基底的表面，网版与所述纺织物基底的距离为3～5mm，网版和刮刀的角度为60～90°；和/或

静电植入所述多孔碳纤维的方法为：在电压30～35KV、极板间距离6～10cm、时间3～5s 的参数下进行静电植入；静电植入完成后，于90～100℃预烘15～20min，再于125～140℃焙烘5～15min；和/或

电沉积所述金属氧化物的方法为：以完成静电植入的所述纺织物基底作为工作电极，以饱和甘汞或者Ag/AgCl电极作为参比电极，以铂电极作为对电极，以金属无机盐和醋酸铵的混合溶液为沉积液，在1～3mA/cm2的电流密度下沉积300～600s；所述金属无机盐包括MnSO4、Ni(NO3)2或Co(NO3)2中的一种或两种。

9.一种可拉伸全固态微型超级电容器，其特征在于：所述超级电容器包括PVA/LiCl凝胶以及阵列于所述凝胶中的权利要求1～6任一项所述可拉伸阵列结构微型电极。

10.一种权利要求9所述可拉伸微型超级电容器的制备方法，其特征在于，将权利要求1

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