行测定。
[0056] 图1(a)为金属织物的SEM图，可以看到金属织物排列有序，并且金属织物之间空 隙小。图1(b)、1(c)、1(d)分别为不同放大倍数的金属织物/聚（3, 4-乙撑二氧噻吩）复 合物的SEM图像，可以看出聚（3, 4-乙撑二氧噻吩）均匀地沉积在金属织物表面，且成簇形 成，有利于增大电极比表面以及离子传输的性能，提高超级电容器容量，降低内阻。同时，金 属织物仍保持高度有序。
[0057] 本发明所提供的的固态柔性超级电容器电极材料，所制备的固态柔性超级电容 器，具有良好的电化学性能。图2为金属织物/聚3, 4-乙撑二氧噻吩复合物电极材料的循 环伏安曲线，引入聚3, 4-乙撑二氧噻吩的超级电容器织物电极具有较大的电流，说明该电 极具有较大的电容和较小的电阻。图3显示的是金属织物/聚3, 4-乙撑二氧噻吩复合物电 极材料的恒电流充放电曲线，在不同的电流下，充放电曲线都能保持良好的对称性，说明该 电极具有较高的库伦效率。图4所示为金属织物/聚3, 4-乙撑二氧噻吩复合物电极材料 的交流阻抗图，可以看出在电极发生掺杂与去掺杂的过程中，离子扩散电阻较小，进一步验 证了该电极具有较小的内阻。随后，对金属织物/聚3, 4-乙撑二氧噻吩复合物电极材料制 备的固态柔性超级电容器的电化学性能进行了探索。图5为超级电容器的循环伏安曲线， 在不同的扫描速率下，从10mV/S增加至200mV/s，曲线均呈现出类似矩形的形状，且电流近 似成比例增大，说明该超级电容器具有良好的倍率性能。图6所示为超级电容器在不同电 流下的恒电流充放电曲线，在不同的电流下，放电曲线都具有较小电压降，说明该超级电容 器具有较小的等效串联电阻，为18D。图7为超级电容器的交流阻抗图，进一步说明了该超 级电容器具有较好的电容行为和较小的电阻。图8显示的是超级电容器在不同电流密度下 的面积比电容图，可以看出随着电流密度的增大，比电容下降少，其面积比电容可达到80F/ cm2,可以看出该超级电容器具有很好的容量保持能力和电化学性能稳定。
[0058] 实施例2
[0059] 1.将金属织物切成lcmX5cm大小的电极，用乙醇、去离子水多次超声，放置烘箱 干燥待用。
[0060] 2.以乙腈为溶液，配制电聚合溶液，具体配方如下：
[0061]乙腈： 50g
[0062]单体： lg
[0063]掺杂剂：2. 5g
[0064] 所述单体为3, 4-乙撑二氧噻吩。
[0065] 所述掺杂剂为三水合高氯酸锂。
[0066] 3.以丙酮为溶剂，配制凝胶状电解质，具体配方如下：
[0067]丙酮： 50g
[0068]聚合物： 20g
[0069] 离子液体：10g
[0070] 所述聚合物为聚（偏二氟乙烯-CO-六氟丙烯）。
[0071] 所述离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐。
[0072] 4.织物电极材料中的聚（3, 4-乙撑二氧噻吩）通过电沉积法制备：以金属织物作 为工作电极，玻片作为对电极，氯化银/银作为参比电极，在恒电位1.2V条件下分别聚合 4008、8008、16008、24008、32008，得到五种不同的电极材料，用于实验。
[0073] 5.超级电容器的制备：分别在金属织物/聚（3, 4-乙撑二氧噻吩）复合物空隙和 表面涂布一层聚（偏二氟乙烯-co-六氟丙烯）/I- 丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的凝胶状 电解质，然后将两片涂有电解质的织物电极组装，得到超级电容器。
[0074] 经测定：实施例2得到的固态柔性电极材料及其所制备的超级电容器，同样具有 良好的电化学性能。所制备的固态柔性超级电容器的面积比电容可达到78. 74F/cm2。而由 实施例2得到的超级电容器的等效串联电阻仅为23Q。
[0075] 实施例3
[0076] 1.将金属织物切成lcmX5cm大小的电极，用乙醇、去离子水多次超声，放置烘箱 干燥待用。
[0077] 2.以乙腈为溶液，配制电聚合溶液，具体配方如下：
[0078]乙腈： 50g
[0079]单体： 2. 5g
[0080] 掺杂剂：5g
[0081] 所述单体为3, 4-乙撑二氧噻吩。
[0082] 所述掺杂剂为氯化锂。
[0083] 所述其它掺杂剂为其它功能掺杂剂。
[0084]3.以丙酮为溶剂，配制凝胶状电解质，具体配方如下：
[0085] 丙酮： 50g 聚合物： 15g 离子液体： 10g 其它掺杂剂： lg
[0086]所述聚合物为聚（偏二氟乙烯-co-六氟丙烯）。
[0087] 所述离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐。
[0088] 4.织物电极材料中的聚（3, 4-乙撑二氧噻吩）通过电沉积法制备：以金属织物 作为工作电极，玻片作为对电极，氯化银/银作为参比电极，在恒电流2mA条件下分别聚合 4008、8008、16008、24008、32008，得到五种不同的电极材料，用于实验。
[0089] 5.超级电容器的制备：分别在金属织物/聚（3, 4-乙撑二氧噻吩）复合物空隙和 表面涂布一层聚（偏二氟乙烯-co-六氟丙烯）/I- 丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的凝胶状 电解质，然后将两片涂有电解质的织物电极组装，得到超级电容器。
[0090] 经测定：实施例3得到的固态柔性电极材料及其所制备的超级电容器，同样具有 良好的电化学性能。所制备的固态柔性超级电容器的面积比电容可达到75. 54F/cm2。得到 的超级电容器的等效串联电阻仅为20Q。
[0091] 另外，本发明所述一种基于金属织物的固态柔性超级电容器，适于在柔性可穿戴 电子器件的储能设备中应用。
【主权项】
1. 基于金属织物的固态柔性超级电容器，其特征在于包括2片相同材料的电极和涂覆 于2片电极之间的电解质层；电极的材料为金属织物上电沉积聚3, 4-乙撑二氧噻吩的复 合物，电解质层为凝胶状电解质层，电解质层的电解质材料为聚偏二氟乙烯-Co-六氟丙烯 /1- 丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐。2. 如权利要求1所述基于金属织物的固态柔性超级电容器，其特征在于所述金属织物 的材料为铁、铜、铝中的至少一种。3. 如权利要求1所述基于金属织物的固态柔性超级电容器的制备方法，其特征在于包 括以下步骤： 1) 通过电沉积，在金属织物上电沉积聚3, 4-乙撑二氧噻吩，得到金属织物/聚3, 4-乙 撑二氧噻吩复合物，以此作为电极材料； 2) 在金属织物/聚3, 4-乙撑二氧噻吩复合物的空隙和表面涂布聚偏二氟乙烯-Co-六 氟丙烯/1- 丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的凝胶状电解质材料，得到带有电解质的电极； 3) 将2片由步骤2)得到的带有电解质的电极组装在一起，得到基于金属织物的固态柔 性超级电容器。4. 如权利要求3所述基于金属织物的固态柔性超级电容器的制备方法，其特征在于在 步骤1)中，所述电沉积采用的电聚合溶液按质量比的组成如下： 溶剂： 1〇〇 单体： 0. 1~5 掺杂剂： 0.5~10。5. 如权利要求4所述基于金属织物的固态柔性超级电容器的制备方法，其特征在于所 述溶剂为乙腈；所述单体为3, 4-乙撑二氧噻吩；所述掺杂剂为三水合高氯酸锂、氯化锂或 聚苯乙烯磺酸盐。6. 如权利要求3所述基于金属织物的固态柔性超级电容器的制备方法，其特征在于在 步骤1)中，所述电沉积的时间为400~4000s。7. 如权利要求3所述基于金属织物的固态柔性超级电容器的制备方法，其特征在于在 步骤2)中，所述凝胶状电解质为以丙酮为溶剂配制，凝胶状电解质按质量比的组成如下： 丙酮：100 聚合物： 10~50 离子液体：10~30。8. 如权利要求7所述基于金属织物的固态柔性超级电容器的制备方法，其特征在于所 述聚合物为聚偏二氟乙烯-Co-六氟丙烯；所述离子液体为1- 丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸 盐。9. 如权利要求1所述基于金属织物的固态柔性超级电容器在制备柔性可穿戴电子器 件的储能设备中应用。
【专利摘要】基于金属织物的固态柔性超级电容器及其制备方法和应用，涉及超级电容器。所述基于金属织物的固态柔性超级电容器，包括2片相同材料的电极和涂覆于2片电极之间的电解质层。制备方法：1)通过电沉积，在金属织物上电沉积聚3,4-乙撑二氧噻吩，得到金属织物/聚3,4-乙撑二氧噻吩复合物，以此作为电极材料；2)在金属织物/聚3,4-乙撑二氧噻吩复合物的空隙和表面涂布聚偏二氟乙烯-co-六氟丙烯/1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的凝胶状电解质材料，得到带有电解质的电极；3)将2片由步骤2)得到的带有电解质的电极组装在一起，得到基于金属织物的固态柔性超级电容器。可在制备柔性可穿戴电子器件的储能设备中应用。
【IPC分类】H01G11/48, H01G11/56, H01G11/84
【公开号】CN104952633
【申请号】CN201510362279
【发明人】李磊, 余剑辉
【申请人】厦门大学
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年6月26日