專利名稱：一種柔性固態(tài)超級(jí)電容器及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種柔性固態(tài)超級(jí)電容器及其制備方法，屬于超級(jí)電容器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前所用的電池存在重量大、壽命短、功率密度低等問題，限制了新能源汽車的快速發(fā)展。超級(jí)電容器是一種介于傳統(tǒng)靜電電容器和電池之間的新型儲(chǔ)能元件，具有功率密度大、充放電倍率高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、耐溫性好等優(yōu)點(diǎn)。作為輔助電源，與燃料電池、鋰離子電池以及鎳氫電池等組合成復(fù)合電源，滿足了汽車的啟動(dòng)、加速、爬坡、能量回收等要求，同時(shí)延長(zhǎng)了電池的使用壽命；作為主電源，用于城市電動(dòng)公交車，實(shí)現(xiàn)站點(diǎn)快速充電，即充即走， 滿足車輛頻繁啟動(dòng)/停止，綜合效益明顯。目前商品化應(yīng)用的超級(jí)電容器大都采用液體電解液，水系電解液因受水的分解電壓限制，其工作電壓較低，有機(jī)電解液又有泄漏引起的安全問題，聚合物電解質(zhì)的應(yīng)用，避免了上述問題。申請(qǐng)?zhí)枮?1144773. 7的中國專利報(bào)道了一種以聚乙烯醇，玻璃纖維、加入氫氧化鉀和水制成的固態(tài)聚合物電解質(zhì)，使電池、電容重量減輕，能量密度提高。申請(qǐng)?zhí)枮?200710035013. 2的中國專利報(bào)道了一種采用印刷技術(shù)將電解質(zhì)漿料、電極漿料、外電極漿料、封裝漿料制成柔性薄膜型固態(tài)超級(jí)電容器的制備方法；申請(qǐng)?zhí)枮?01010243632. 2的中國專利報(bào)道了一種由聚酰亞胺做支撐體、氧化釕微電極、凝膠聚合物電解質(zhì)制成的微型超級(jí)電容器，有效降低了電容器內(nèi)阻。英國研究人員研發(fā)出了一種能夠存儲(chǔ)和釋放電能的超級(jí)電容器，由兩層碳纖維以及中間的玻璃纖維組成“三明治”結(jié)構(gòu)，可以像普通電池一樣起作用，已經(jīng)申請(qǐng)了中國專利(申請(qǐng)?zhí)?00780018728. 5)。研究人員和沃爾沃汽車公司合作開展研究，準(zhǔn)備將這種材料用于節(jié)能及新能源汽車。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種柔性固態(tài)超級(jí)電容器及其制備方法，其提高器件的強(qiáng)度；并降低了接觸電阻，提高了離子傳導(dǎo)率；提高了聚合物電解質(zhì)基體的鏈柔性，有利于離子的擴(kuò)散傳輸；纖維狀的導(dǎo)電劑在形成有效通路同時(shí)，還可以作為器件的增強(qiáng)體，進(jìn)一步提高器件承受外來破壞能力；外層封裝聚合物添加的納米粘土，除了阻燃作用外，同時(shí)也是一種增強(qiáng)體，更進(jìn)一步提高器件承受外力破壞的能力，器件的安全性在全固態(tài)基礎(chǔ)上大幅提高；其柔性輕薄利于汽車內(nèi)飾件/儲(chǔ)能單元一體化設(shè)計(jì)，節(jié)省新能源及節(jié)能汽車裝配空間， 降低儲(chǔ)能單元重量，安全環(huán)保，是一種理想的新能源汽車用儲(chǔ)能器件。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的柔性固態(tài)超級(jí)電容器及其制備方法，由電極、 隔膜、集流體及封裝外層組成；其特征在于電極由外層包覆離子一電子傳導(dǎo)聚合物膜的活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑及粘結(jié)劑組成，其中活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑按質(zhì)量組分比為70 80 10 20 : 8 18，離子一電子傳導(dǎo)聚合物膜的活性物質(zhì)占總質(zhì)量的3 26% ；隔膜包括聚合物電解質(zhì)和纖維布支撐體，聚合物電解質(zhì)由聚合物基體、電解質(zhì)以及添加劑組成，按質(zhì)量份數(shù)為70 85份的聚合物基體，15 20份的電解質(zhì)，1 5份的添加劑；集流體包括鍍有金屬層的碳纖維布和導(dǎo)電粘結(jié)劑，導(dǎo)電粘結(jié)劑由80 98份的聚合物，1 10份的碳納米纖維，1 10份的導(dǎo)電碳黑，碳納米纖維及石墨經(jīng)1 8%的硅烷偶聯(lián)劑修飾；封裝外層包括 85 95份的聚合物，3 12份的納米粘土與玻璃纖維的混合物，混合物中二者組成比為2 1，聚合物與用于汽車內(nèi)飾件的聚合物具有相同或相似的分子結(jié)構(gòu)，可以與汽車內(nèi)飾件進(jìn)行汽車內(nèi)飾件/儲(chǔ)能單元一體化設(shè)計(jì)； 其制備方法如下
(1)將聚合物基體、電解質(zhì)、納米添加劑混合均勻制成聚合物電解質(zhì)漿料，涂覆在纖維布支撐體上，50 120°C真空干燥至恒重，得到厚度為30 120um的隔膜；
(2)將離子一電子傳導(dǎo)聚合物膜包覆的活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑制成電極漿料，涂覆到隔膜一面，涂覆邊界距隔膜邊緣2 5mm，真空干燥箱中50 120°C干燥至恒重，得到第一電極，厚度為50 200um ；在隔膜另一面涂覆活性炭電極漿料，50 120°C真空干燥至恒重，得到第二電極，厚度為50 200um ；
(3)將鍍有厚度為20 300nm的金屬層通過真空蒸鍍機(jī)在碳纖維布上鍍上鎳或鋁金屬層，布置于電極上，碳纖維布與電極同寬，比隔膜長(zhǎng)1 10cm，涂布聚合物與導(dǎo)電劑形成的導(dǎo)電粘結(jié)劑，層壓固化，得到集流體，厚度為30 SOum ；在同一側(cè)不同端裁切碳纖維布寬度為1 20cm，得到超級(jí)電容器單體電芯；將相同大小的N (N > 2)個(gè)電極，兩兩中間放置鍍有厚度為300 SOOnm金屬層的碳纖維，涂覆導(dǎo)電粘結(jié)劑，層壓固化，使N個(gè)單體電芯連接在一起，得到超級(jí)電容器電芯；
(4)將聚合物及季銨鹽修飾的納米粘土在溶劑中混合均勻，制成封裝溶液，涂敷在電芯上，涂覆邊界至隔膜邊緣，50 120°C真空干燥至恒重，得到厚度為30 300um的封裝外層，封裝外層填料為經(jīng)有機(jī)小分子修飾改性的納米粘土和玻璃纖維的混合物。所述的聚合物電解質(zhì)基體為聚氧乙烯、聚丙烯腈、聚丙烯酸、聚乙二醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚硅氧烷、聚偏氟乙烯一六氟丙烯共聚物、聚偏氟乙烯中的一種或幾種。所述的電解質(zhì)為四氟硼酸四乙基銨、氫氧化鉀、硫酸鋰、硫酸銨、高氯酸鋰、六氟磷鋰、三氟甲基磺酸鋰中的一種。所述的添加劑包括納米二氧化硅、納米二氧化鈦、鈦酸鋇、納米三氧化二鋁、氧化石墨烯、氧化鎂、納米粘土中的一種。所述的纖維布為玻璃纖維布、玄武巖纖維布、麻纖維布、尼龍纖維布、聚酯纖維布中的一種。所述的離子一電子混合傳導(dǎo)膜的聚合物可以是導(dǎo)電聚合物和聚合物電解質(zhì)基體組成的混合物，或者以化學(xué)聚合反應(yīng)，形成兼有導(dǎo)電聚合物鏈和聚合物電解質(zhì)基體鏈的接枝或嵌段共聚物。所述的導(dǎo)電聚合物為聚苯胺、聚吡咯，聚噻吩、聚乙炔、聚乙烯咔唑中的一種。所述的活性物質(zhì)為活性炭、中間碳相微球、碳纖維、碳納米管、石墨烯、氧化錳、氧化鎳、氧化鐵、氧化錳鋰、氧化鎳鋰、氧化鈦鋰、氧化鐵鋰、氧化鈷鋰中的一種或幾種。所述的導(dǎo)電劑為碳納米纖維或碳納米管；所述的粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯、羧甲基纖維素、聚四氟乙烯中的一種。所述的導(dǎo)電粘結(jié)劑是由導(dǎo)電粘結(jié)劑是由聚合物和碳納米纖維組成，聚合物與用于汽車內(nèi)飾件的聚合物具有相同或相似的分子結(jié)構(gòu)的聚丙烯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯。本發(fā)明的積極效果是柔性固態(tài)超級(jí)電容器，采用的碳纖維布集流體，除了滿足器件的電子傳導(dǎo)外，還可以與纖維布支撐體一起承受來自外界的載荷，提高器件的強(qiáng)度；活性物質(zhì)包覆的離子一電子傳導(dǎo)聚合物膜改善了電極與電解質(zhì)的界面，降低了接觸電阻，提高了離子傳導(dǎo)率；聚合物電解質(zhì)里的添加劑，提高了聚合物電解質(zhì)基體的鏈柔性，有利于離子的擴(kuò)散傳輸；纖維狀的導(dǎo)電劑在形成有效通路同時(shí)，還可以作為器件的增強(qiáng)體，進(jìn)一步提高器件承受外來破壞能力；外層封裝聚合物添加的納米粘土，除了阻燃作用外，同時(shí)也是一種增強(qiáng)體，更進(jìn)一步提高器件承受外力破壞的能力，器件的安全性在全固態(tài)基礎(chǔ)上大幅提高； 其柔性輕薄利于汽車內(nèi)飾件/儲(chǔ)能單元一體化設(shè)計(jì)，節(jié)省新能源及節(jié)能汽車裝配空間，降低儲(chǔ)能單元重量，安全環(huán)保，是一種理想的新能源汽車用儲(chǔ)能器件。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體描述，但不等同于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員依照本發(fā)明進(jìn)行的更改，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。實(shí)施例1:
(1)將0. 8份的納米三氧化二鋁、9份聚氧乙烯、8份的六氟磷鋰在乙腈中攪拌均勻，制成聚合物電解質(zhì)漿料；利用刮涂法將聚合物電解質(zhì)涂覆到裁切好的聚酯纖維布上，50°C真空干燥至恒重，得到隔膜，厚度為45um。(2)將0. 1份的聚吡咯，1份的聚氧乙烯在乙腈中機(jī)械攪拌6小時(shí)，得到聚合物溶液；將21份氧化鈦鋰在乙腈溶液中機(jī)械攪拌4小時(shí)后，與聚合物溶液混合，機(jī)械攪拌2小時(shí)，50°C真空干燥至恒重，得到聚合物膜包覆的活性物質(zhì)；取7份聚合物膜包覆的活性物質(zhì)，與2份的碳納米管、1份的聚四氟乙烯在去離子水中混合均勻制成漿料，涂覆到隔膜的一面，50°C真空干燥至恒重；另一面涂覆由8份活性炭、1. 5份的碳納米管、0. 5份的聚四氟乙烯在去離子水中混合均勻制成的漿料，60°C真空干燥至恒重，得到電極，厚度為80um。(3)將鍍有厚度為SOnm的金屬層的碳纖維布置于電極上，碳纖維與電極同寬，比隔膜長(zhǎng)3cm，涂敷聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯與碳納米纖維、石墨形成的導(dǎo)電粘結(jié)劑，層壓固化， 得到集流體，厚度為50um，在同一側(cè)不同端裁切碳纖維布，寬度為lOum，得到電芯。(4)將6份聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯及0. 3份的季銨鹽修飾的納米粘土在甲酸中混合均勻制成溶液，涂敷在電芯上，涂覆邊界至隔膜邊緣，70°C真空干燥至恒重，得到柔性固態(tài)超級(jí)電容器。實(shí)施例2:
(1)將0. 8份的鈦酸鋇、10份聚氧乙烯、8份三氟甲基磺酸鋰在乙腈中攪拌均勻，制成聚合物電解質(zhì)漿料；利用刮涂法將聚合物電解質(zhì)涂覆到裁切好的玻璃纖維布上，50°C真空干燥至恒重，得到隔膜，厚度為50um。(2)將0. 2份的聚苯胺，2份聚氧乙烯在N-甲基吡咯烷酮中機(jī)械攪拌6小時(shí)，得到聚合物溶液；將18份的氧化鈦鋰在N-甲基吡咯烷酮中機(jī)械攪拌4小時(shí)后與聚合物溶液混合，機(jī)械攪拌2小時(shí)，80°C真空干燥至恒重，得到聚合物膜包覆的活性物質(zhì)；取7份聚合物膜包覆的活性物質(zhì)，與6份的碳納米纖維、4份的聚四氟乙烯在去離子水中混合均勻制成漿料，涂覆到隔膜的一面，50°C真空干燥至恒重；另一面涂覆由8. 5活性炭、1份的碳納米管、
60. 5份的聚四氟乙烯在去離子水中混合均勻制成的漿料，50°C真空干燥至恒重，得到電極， 厚度為75um，按照同樣方法制備6個(gè)。(3)將鍍有厚度為300nm的金屬層的碳纖維布分別置于電極上，碳纖維與電極同寬，比隔膜長(zhǎng)5cm，在碳纖維布上涂布聚丙烯與碳納米纖維、石墨形成的導(dǎo)電粘結(jié)劑，6個(gè)電極依次疊加，層壓固化，使6個(gè)樣件粘結(jié)在一起，裁切碳纖維布寬度為lOum，得到超級(jí)電容器電芯。(4)將8份聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯及0. 4份的季銨鹽修飾的納米粘土在甲酸中混合均勻，制成溶液，涂敷在電芯上，涂覆邊界至隔膜邊緣，70°C真空干燥至恒重，得到柔性固態(tài)超級(jí)電容器。實(shí)施例3
(1)將0. 9份的納米二氧化硅、10份聚偏氟乙烯、8份的三氟甲基磺酸鋰在N —甲基吡咯烷酮中攪拌均勻，制成聚合物電解質(zhì)漿料；利用刮涂法將聚合物電解質(zhì)涂覆到裁切好的玻璃纖維布上，，80°C真空干燥至恒重，得到隔膜，厚度為50um。(2)稱取0. 1份的聚吡咯，1份的聚氧乙烯在乙腈中機(jī)械攪拌4小時(shí)，得到聚合物溶液；將21份氧化鐵鋰在乙腈溶液中機(jī)械攪拌4小時(shí)后與聚合物溶液混合，機(jī)械攪拌2小時(shí)， 50°C真空干燥至恒重，得到聚合物膜包覆的活性物質(zhì)；取8份聚合物膜包覆的活性物質(zhì)， 與1. 5克的碳納米管、0. 5克的聚四氟乙烯去離子水中混合均勻制成漿料，涂覆到隔膜的一面，50°C真空干燥至恒重；另一面涂覆由8. 5份的活性炭、1份的碳納米管、0.5份的聚四氟乙烯在去離子水中混合均勻制成的漿料，60°C真空干燥至恒重，得到電極，厚度為80um，按照同樣方法制備3個(gè)。(3)將鍍有厚度為IOOnm的金屬層的碳纖維布分別置于電極上，碳纖維與電極同寬，比隔膜長(zhǎng)5cm，涂布聚丙烯與碳納米纖維、石墨形成的導(dǎo)電粘結(jié)劑，3個(gè)電極依次疊加， 層壓固化，使3個(gè)樣件粘結(jié)在一起，裁切碳纖維布寬度為IOum作為引流體，得到超級(jí)電容器電芯。(4)將10份聚丙烯及0. 5份的季銨鹽修飾的納米粘土在二甲苯中混合均勻，制成溶液，涂敷在電芯上，涂覆邊界至隔膜邊緣，70°C真空干燥至恒重，得到柔性固態(tài)超級(jí)電容器。
實(shí)施例4
(1)將8份的聚偏氟乙烯、1. 5份四氟硼酸四乙基銨、0. 5份的納米氧化鈦在N-甲基吡咯烷酮中攪拌均勻，制成聚合物電解質(zhì)漿料；利用刮涂法將聚合物電解質(zhì)涂覆到裁切好的聚酯纖維布上，80°C真空干燥至恒重，得到隔膜，厚度為50um。(2)取10份聚乙烯醇在去離子水中機(jī)械攪拌3小時(shí)，加入100份中間相碳微球，機(jī)械攪拌4小時(shí)，60°C真空干燥至恒重；將得到的試樣在IM的苯胺的鹽酸溶液中，浸泡2小時(shí)后立即取出，與IM的過硫酸胺的鹽酸溶液，0°C反應(yīng)3. 5小時(shí)，洗滌干凈后，50°C干燥至恒重，得到聚合物膜包覆的活性物質(zhì)；取8. 5份聚合物膜包覆的活性物質(zhì)，與1份的碳納米纖維、0. 5份的聚四氟乙烯在去離子水中混合均勻制成漿料，涂覆到隔膜的一面，60°C真空干燥至恒重；另一面涂覆由8. 5份的活性炭、1份碳納米管、0.5份的聚四氟乙烯在去離子水中混合均勻制成的漿料，50°C真空干燥至恒重，得到電極，厚度為75um，按照同樣方法制備2 個(gè)。
(3)將鍍有厚度為120nm的金屬層的碳纖維布分別置于電極上，碳纖維與電極同寬，比隔膜長(zhǎng)5cm，涂布聚丙烯與碳納米纖維、石墨形成的導(dǎo)電粘結(jié)劑，2個(gè)電極依次疊加， 層壓固化，使3個(gè)樣件粘結(jié)在一起，裁切碳纖維布寬度為lOum，得到超級(jí)電容器電芯。(4)將10份聚丙烯及0. 5份的季銨鹽修飾的納米粘土在二甲苯中混合均勻，制成溶液，涂敷在電芯上，涂覆邊界至隔膜邊緣，70°C真空干燥至恒重，得到柔性固態(tài)超級(jí)電容
ο實(shí)施例5
(1)將1. 3份的聚丙烯酸、7份的聚乙烯醇、1. 5份的硫酸銨、0. 2份的氧化石墨烯在去離子水中攪拌均勻，制成聚合物電解質(zhì)漿料；利用刮涂法將聚合物電解質(zhì)涂覆到裁切好的聚酯纖維布上，50°C真空干燥至恒重，得到隔膜，厚度為50um。(2)取0. 2份的聚苯胺，2份的聚氧乙烯在N-甲基吡咯烷酮中機(jī)械攪拌6小時(shí)， 得到聚合物溶液；將18份氧化錳鋰在N-甲基吡咯烷酮中機(jī)械攪拌4小時(shí)后與聚合物溶液混合，機(jī)械攪拌2小時(shí)，80°C真空干燥至恒重，得到聚合物膜包覆的活性物質(zhì)；取8份聚合物膜包覆的活性物質(zhì)，1. 5份碳納米纖維、0. 5份的聚四氟乙烯去離子水中混合均勻制成漿料，涂覆到隔膜的一面，50°C真空干燥至恒重；另一面涂覆由8. 5份的活性炭、0. 9份碳納米管、0. 6份的聚四氟乙烯在去離子水中混合均勻制成的漿料，50°C真空干燥至恒重，得到電極，厚度為75um，按照同樣方法制備3個(gè)。(3)將鍍有厚度為90nm的金屬層的碳纖維布置于兩個(gè)電極上，碳纖維與電極同寬，比隔膜長(zhǎng)5cm，涂布聚丙烯與碳納米纖維、石墨形成的導(dǎo)電粘結(jié)劑，2個(gè)電極依次疊加， 層壓固化，使3個(gè)樣件粘結(jié)在一起，裁切碳纖維布寬度為lOum，得到超級(jí)電容器電芯。(4)將10份聚丙烯及0. 5份的季銨鹽修飾的納米粘土在二甲苯中混合均勻，制成溶液，涂敷在電芯上，涂覆邊界至隔膜邊緣，70°C真空干燥至恒重，得到柔性固態(tài)超級(jí)電容
ο將實(shí)施例1，2中的超級(jí)電容器與置于地毯層中間，兩面與滌綸粘附在一起，布線， 得到超級(jí)電容器儲(chǔ)能單元；將實(shí)施例3，4中的超級(jí)電容器粘結(jié)在座椅下方，布線，得到超級(jí)電容器儲(chǔ)能單元；將實(shí)施例5中的超級(jí)電容器與門內(nèi)護(hù)板粘結(jié)，布線，得到超級(jí)電容器儲(chǔ)能單元。
權(quán)利要求
1.柔性固態(tài)超級(jí)電容器及其制備方法，由電極、隔膜、集流體及封裝外層組成；其特征在于電極由外層包覆離子一電子傳導(dǎo)聚合物膜的活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑及粘結(jié)劑組成，其中活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑按質(zhì)量組分比為70 80 :10 20 : 8 18，離子一電子傳導(dǎo)聚合物膜的活性物質(zhì)占總質(zhì)量的3 26% ；隔膜包括聚合物電解質(zhì)和纖維布支撐體，聚合物電解質(zhì)由聚合物基體、電解質(zhì)以及添加劑組成，按質(zhì)量份數(shù)為70 85份的聚合物基體，15 20 份的電解質(zhì)，1 5份的添加劑；集流體包括鍍有金屬層的碳纖維布和導(dǎo)電粘結(jié)劑，導(dǎo)電粘結(jié)劑由80 98份的聚合物，1 10份的碳納米纖維，1 10份的導(dǎo)電碳黑，碳納米纖維及石墨經(jīng)1 8%的硅烷偶聯(lián)劑修飾；封裝外層包括85 95份的聚合物，3 12份的納米粘土與玻璃纖維的混合物，混合物中二者組成比為2 :1，聚合物與用于汽車內(nèi)飾件的聚合物具有相同或相似的分子結(jié)構(gòu)，可以與汽車內(nèi)飾件進(jìn)行汽車內(nèi)飾件/儲(chǔ)能單元一體化設(shè)計(jì)；其制備方法如下(1)將聚合物基體、電解質(zhì)、納米添加劑混合均勻制成聚合物電解質(zhì)漿料，涂覆在纖維布支撐體上，50 120°C真空干燥至恒重，得到厚度為30 120um的隔膜；(2)將離子一電子傳導(dǎo)聚合物膜包覆的活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑制成電極漿料，涂覆到隔膜一面，涂覆邊界距隔膜邊緣2 5mm，真空干燥箱中50 120°C干燥至恒重，得到第一電極，厚度為50 200um ；在隔膜另一面涂覆活性炭電極漿料，50 120°C真空干燥至恒重，得到第二電極，厚度為50 200um ；(3)將鍍有厚度為20 300nm的金屬層通過真空蒸鍍機(jī)在碳纖維布上鍍上鎳或鋁金屬層，布置于電極上，碳纖維布與電極同寬，比隔膜長(zhǎng)1 10cm，涂布聚合物與導(dǎo)電劑形成的導(dǎo)電粘結(jié)劑，層壓固化，得到集流體，厚度為30 SOum ；在同一側(cè)不同端裁切碳纖維布寬度為1 20cm，得到超級(jí)電容器單體電芯；將相同大小的N (N > 2)個(gè)電極，兩兩中間放置鍍有厚度為300 SOOnm金屬層的碳纖維，涂覆導(dǎo)電粘結(jié)劑，層壓固化，使N個(gè)單體電芯連接在一起，得到超級(jí)電容器電芯；(4)將聚合物及季銨鹽修飾的納米粘土在溶劑中混合均勻，制成封裝溶液，涂敷在電芯上，涂覆邊界至隔膜邊緣，50 120°C真空干燥至恒重，得到厚度為30 300um的封裝外層，封裝外層填料為經(jīng)有機(jī)小分子修飾改性的納米粘土和玻璃纖維的混合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性固態(tài)超級(jí)電容器及其制備方法，其特征在于中所述的聚合物電解質(zhì)基體為聚氧乙烯、聚丙烯腈、聚丙烯酸、聚乙二醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚硅氧烷、聚偏氟乙烯一六氟丙烯共聚物、聚偏氟乙烯中的一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性固態(tài)超級(jí)電容器及其制備方法，其特征在于所述的電解質(zhì)為四氟硼酸四乙基銨、氫氧化鉀、硫酸鋰、硫酸銨、高氯酸鋰、六氟磷鋰、三氟甲基磺酸鋰中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性固態(tài)超級(jí)電容器及其制備方法，其特征在于所述的添加劑包括納米二氧化硅、納米二氧化鈦、鈦酸鋇、納米三氧化二鋁、氧化石墨烯、氧化鎂、納米粘土中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性固態(tài)超級(jí)電容器及其制備方法，其特征在于所述的纖維布為玻璃纖維布、玄武巖纖維布、麻纖維布、尼龍纖維布、聚酯纖維布中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性固態(tài)超級(jí)電容器及其制備方法，其特征在于所述的離子一電子混合傳導(dǎo)膜的聚合物可以是導(dǎo)電聚合物和聚合物電解質(zhì)基體組成的混合物，或者以化學(xué)聚合反應(yīng)，形成兼有導(dǎo)電聚合物鏈和聚合物電解質(zhì)基體鏈的接枝或嵌段共聚物。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的柔性固態(tài)超級(jí)電容器及其制備方法，其特征在于所述的導(dǎo)電聚合物為聚苯胺、聚吡咯，聚噻吩、聚乙炔、聚乙烯咔唑中的一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性固態(tài)超級(jí)電容器及其制備方法，其特征在于所述的活性物質(zhì)為活性炭、中間碳相微球、碳纖維、碳納米管、石墨烯、氧化錳、氧化鎳、氧化鐵、氧化錳鋰、氧化鎳鋰、氧化鈦鋰、氧化鐵鋰、氧化鈷鋰中的一種或幾種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性固態(tài)超級(jí)電容器及其制備方法，其特征在于所述的導(dǎo)電劑為碳納米纖維或碳納米管；所述的粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯、羧甲基纖維素、聚四氟乙烯中的一種。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性固態(tài)超級(jí)電容器及其制備方法，其特征在于所述的導(dǎo)電粘結(jié)劑是由導(dǎo)電粘結(jié)劑是由聚合物和碳納米纖維組成，聚合物與用于汽車內(nèi)飾件的聚合物具有相同或相似的分子結(jié)構(gòu)的聚丙烯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種柔性固態(tài)超級(jí)電容器及其制備方法，其特征在于電極由外層包覆離子－電子傳導(dǎo)聚合物膜的活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑及粘結(jié)劑組成，隔膜包括聚合物電解質(zhì)和纖維布支撐體，集流體包括鍍有金屬層的碳纖維布和導(dǎo)電粘結(jié)劑，封裝外層包括85～95份的聚合物，3～12份的納米粘土與玻璃纖維的混合物，混合物中二者組成比為21，聚合物與用于汽車內(nèi)飾件的聚合物具有相同或相似的分子結(jié)構(gòu)，可以與汽車內(nèi)飾件進(jìn)行汽車內(nèi)飾件/儲(chǔ)能單元一體化設(shè)計(jì)。其提高器件的強(qiáng)度；并降低了接觸電阻，提高了離子傳導(dǎo)率；提高了聚合物電解質(zhì)基體的鏈柔性，有利于離子的擴(kuò)散傳輸；節(jié)省新能源及節(jié)能汽車裝配空間，降低儲(chǔ)能單元重量，安全環(huán)保，是一種理想的新能源汽車用儲(chǔ)能器件。
文檔編號(hào)H01G9/004GK102354619SQ201110271180
公開日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2011年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月14日
發(fā)明者姜濤, 安宇鵬, 張克金, 王丹, 王金興, 米新艷, 榮常如, 許德超, 魏曉川 申請(qǐng)人:中國第一汽車股份有限公司