一种柔性自支撑MXene/植物多酚复合薄膜电极的制备方法及其应用

本发明属于储能器件领域，具体涉及一种柔性自支撑mxene/植物多酚复合薄膜电极的制备方及其应用。

背景技术：

1、随着可穿戴技术的兴起，柔性可穿戴电子也在快速发展。储能器件作为一种重要的供能元件，在实际应用中不可避免地会遇到各种变形，如折叠、扭转、弯曲等，这些变形会导致器件的界面分层和结构断裂，从而导致器件功能丧失。开发兼具高电化学性能和良好灵活性的新型储能器件电极材料对可穿戴电子产品日益增长的能源需求具有显著的贡献。为了促进柔性储能器件的发展及其在现代电子中的应用，探索新型柔性储能器件电极材料至关重要。

2、mxene以其丰富的表面官能团、高金属导电性、高比表面积、良好的亲水性和良好的热稳定性等独特的特性被证明是一种有前景的储能器件电极材料。然而，二维mxene纳米片重新堆叠使离子路径延长，极大地限制了致密薄膜电极的电化学性能。同时由于mxene容易发生氧化，经过长时间的存放和受热条件下容易发生氧化，进一步影响其电化学性能。

3、因此，亟需一种新型的mxene处理方法，制备出一种更稳定、更高性能的mxene电极，来满足科技发展的需求。

技术实现思路

1、针对上述现有技术中的不足，本发明提出采用mxene与植物多酚结合的手段，来制备一种新型的、高性能的薄膜电极及储能器件。

2、具体地，植物多酚本身并没有表现强抗氧化性能，但通过水热方法将植物多酚水解，获得更多的功能基团，使其具有更强的抗氧化性能。在水解过程中植物多酚的抗氧化功能基团与mxene结合，使得mxene在水热过程中不易发生氧化，并且mxene与植物多酚的结合在一定程度上缓解了二维mxene纳米片重新堆叠的问题，同时也提供了更多的活性位点大大提高了其电化学活性。

3、本发明所述柔性自支撑mxene/植物多酚复合薄膜电极由以下技术方案实现：

4、本发明的一个目的在于，提供一种柔性自支撑mxene/植物多酚复合薄膜电极的制备方法，所述柔性自支撑mxene/植物多酚复合薄膜电极的制备方法，包括以下步骤：

5、s1.将max原料放入酸液中进行刻蚀，洗涤至中性后进行插层，分离得到mxene分散液；

6、s2.将所述mxene分散液与植物多酚分散液按比例混合，并水热反应，得到所述柔性自支撑mxene/植物多酚复合薄膜电极。

7、进一步地，所述mxene分散液与植物多酚分散液的溶质质量比为1:0.01-1:0.3。

8、进一步地，所述酸液为hcl和hf混合酸液。

9、进一步地，所述插层为用licl溶液进行插层。

10、进一步地，所述max原料的化学式为mn+1axn；

11、进一步地，所述m选自ti、v、nb、mo、zr、cr或hf的至少一种；

12、进一步地，所述a选自al、ga、si、ti、sn或ge的至少一种；

13、进一步地，所述x选自c或n的至少一种；

14、进一步地，所述n选自1-3。

15、进一步地，所述mxene分散液浓度为6-20mg·ml-1。

16、进一步地，所述植物多酚分散液浓度为0.06-2mg·ml-1。

17、进一步地，所述植物多酚分散液选自单宁类、黄酮类、木质素类的至少一种。

18、进一步地，所述水热反应温度为120-180℃，保温时间为6-15h。

19、本发明另一个目的在于，提供一种所述柔性自支撑mxene/植物多酚复合薄膜电极的制备方法制备的柔性自支撑mxene/植物多酚复合薄膜电极在储能器件的应用。

20、进一步地，所述储能器件组装包括以下步骤：将薄膜电极置于固态凝胶电解质表面两侧，然后在所述薄膜电极表面及连接处涂覆导电液，并包覆导电胶带，最后用基板封装，得到储能器件。

21、进一步地，所述固态凝胶电解质的制备包括以下步骤：pva溶于去离子水，加入稀硫酸溶液搅拌，再加入聚乙二醇，溶液倒置于载体风干，得到固态凝胶电解质。

22、本发明具有以下有益效果：

23、1.本发明提供了一种无隔膜的固态凝胶电解质，通过加入微量聚乙二醇使其保持原有导电性的同时黏度降低，便于从载体剥离，并且在不影响器件稳定性的同时简化了组装步骤。

24、2.本发明通过mxene和植物多酚的共混结合，有效减小纳米片的尺寸，抑制了mxene纳米片的重新堆叠，同时借助植物多酚实现mxene的抗氧化，并且因植物多酚提供了更多的电化学活性位点，促进了电化学性能的增强。

技术特征：

1.一种柔性自支撑mxene/植物多酚复合薄膜电极的制备方法，其特征在于，所述柔性自支撑mxene/植物多酚复合薄膜电极的制备方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述柔性自支撑mxene/植物多酚复合薄膜电极的制备方法，其特征在于，所述mxene分散液浓度为6-20mg·ml-1。

3.根据权利要求1所述柔性自支撑mxene/植物多酚复合薄膜电极的制备方法，其特征在于，所述植物多酚分散液浓度为0.06-2mg·ml-1。

4.根据权利要求1所述柔性自支撑mxene/植物多酚复合薄膜电极的制备方法，其特征在于，所述水热反应在惰性气体保护下进行。

5.根据权利要求1所述柔性自支撑mxene/植物多酚复合薄膜电极的制备方法，其特征在于，所述植物多酚选自单宁类、黄酮类、木质素类的至少一种。

6.根据权利要求1所述柔性自支撑mxene/植物多酚复合薄膜电极的制备方法，其特征在于，所述水热反应温度为120-180℃，保温时间为6-15h。

7.权利要求1-6任一项所述柔性自支撑mxene/植物多酚复合薄膜电极的制备方法制备的柔性自支撑mxene/植物多酚复合薄膜电极在储能器件中的应用。

8.根据权利要求7所述柔性自支撑mxene/植物多酚复合薄膜电极的制备方法制备的柔性自支撑mxene/植物多酚复合薄膜电极在储能器件中的应用，其特征在于，包括一种储能器件，所述储能器件的制备方法包括以下步骤：将所述柔性自支撑mxene/植物多酚复合薄膜电极置于固态凝胶电解质表面两侧，然后在所述柔性自支撑mxene/植物多酚复合薄膜电极表面及连接处涂覆导电液，并包覆导电胶带，最后用基板封装，得到储能器件。

9.根据权利要求8柔性自支撑mxene/植物多酚复合薄膜电极的制备方法制备的柔性自支撑mxene/植物多酚复合薄膜电极在储能器件中的应用，其特征在于，所述固态凝胶电解质的制备包括以下步骤：将pva溶于去离子水，加入稀硫酸溶液搅拌，再加入聚乙二醇，置于载体风干，得到固态凝胶电解质。

技术总结
本发明公开了一种柔性自支撑MXene/植物多酚复合薄膜电极的制备方法及其应用，其中所述柔性自支撑MXene/植物多酚复合薄膜电极的制备方法，包括以下步骤：S1.将MAX原料放入酸液中反应形成混合溶液，然后进行插层，得到MXene分散液；S2.将所述MXene分散液与植物多酚分散液按比例混合，并水热反应，得到所述柔性自支撑MXene/植物多酚复合薄膜电极。本发明柔性自支撑MXene/植物多酚复合薄膜电极提高了柔性储能器件的电化学性能及其稳定性。本发明提供的柔性储能器件的制备方法优点在于:合成工艺简单易行，设备要求低，操作简便，在柔性储能器件中具有良好的应用前景。

技术研发人员：蔡平,赖铭擎,高瑞祥,黄伟,陈海燕,彭洪亮
受保护的技术使用者：桂林电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13