[发明专利]一种柔性电极及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种柔性电极及其制备方法和应用。该柔性电极是碳纳米管碳布表面生长负载四氧化三铁。制备方法包括：将FeCl₃^.6H₂O、聚乙烯吡咯烷酮PVP和NaAc溶于溶剂中，搅拌，加入碳纳米管碳布，浸泡，在磁力作用下反应，冷却，清洗，烘干，即得。该柔性电极利用四氧化三铁和碳纳米管碳布的结合使得两种材料发挥了各自的优势，并且能够实现效果增强，获得预料不到的电化学效果。

技术领域

本发明属于柔性超级电容器及其制备方法和应用领域，特别涉及一种柔性电极及其制备方法和应用。

背景技术

随着社会的进步，人们的生活水平逐渐提高，近年来人们对可穿戴电子产品提出了越来越高的诉求，柔性超级电容器则是近年来柔性储能设备的研究重点，在可穿戴电子器件中起着重要的作用，其中柔性电极是其供能的关键，但是近年来关于柔性电极的制备存在的问题较多，在直接制备法中，粘合剂的使用使活性材料的电化学性能得到了限制，而间接制备法中，柔性基材上活性物质负载量低则限制了其进一步的发展。

因此，如何提高活性物质在柔性基材上的负载量以及减少粘合剂的使用成为主要技术问题。在当前研究广泛的活性材料中，碳材料具有良好的稳定性，金属氧化物具有较高的比电容，其中，一类磁性金属氧化物粒子近年来引起了研究人员的注意，即四氧化三铁纳米粒子。四氧化三铁由Fe₂O₃和FeO组成，电子可在二价铁和三价铁之间进行转移，因而具有良好的导电性，同时其具有良好的环境友好性能和成本低的特点，并具有高理论比电容。

专利CN201710801010.9制备了一种四氧化三铁/聚吡咯复合材料，但该材料为复合粉体，并未与柔性基材相融合。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种柔性电极及其制备方法和应用，以克服现有技术中柔性基材上活性物质负载量低和粘合剂使用的缺陷。

本发明的一种柔性电极，所述电极是碳纳米管碳布表面生长负载四氧化三铁。

所述碳纳米管碳布负载四氧化三铁后增重率为10％～17％。

所述碳纳米管碳布为碳化后的碳纳米管/棉复合物。

所述碳纳米管碳布的制作方法为：将碳纳米管和碳布进行结合，然后将其浸渍聚合物溶液中，晾干后进行氮气碳化。

本发明的一种柔性电极的制备方法，包括：

将FeCl₃·6H₂O、聚乙烯吡咯烷酮PVP和NaAc溶于溶剂中，得到混合溶液，搅拌，加入碳纳米管碳布，浸泡，在磁力作用下反应，冷却，清洗，烘干，得到柔性电极，其中混合溶液中FeCl₃·6H₂O的浓度为1～250g/L，PVP、NaAc与溶剂的比例为1～2g:1.5～2.5g:20～40mL。

所述溶剂为乙二醇。

所述搅拌时间为30min～2h。

所述碳纳米管碳纤维为碳化后的碳纳米管/棉复合物。

所述浸泡时间为20～40min。

所述反应温度为180～250℃，反应时间为4～8h。

所述烘干温度为50～70℃。

所述磁力作用为：采用磁力搅拌器对反应进行控制，但是反应过程中不开启搅拌功能，只利用其磁力作用。

本发明的一种柔性电极的应用。包括在进一步组装过程中能够凭借磁力获得更好的组装性。