[发明专利]一种基于纤维线的电极材料及其制备方法和可穿戴超级电容器

说明书

本发明属于柔性超级电容器电极材料技术领域，尤其涉及一种基于纤维线的电极材料及其制备方法和可穿戴超级电容器。本发明提供了一种基于纤维线的电极材料，所述电极材料包括纤维线和硫化镍；所述硫化镍负载于所述纤维线上并形成类海胆状。本发明电极材料包括纤维线和硫化镍，纤维线为一维结构，柔性极好，硫化镍导电性好，硫化镍负载于纤维线上并形成类海胆状，可使电极材料柔性和导电性兼优，具有机械灵活性，实验结果表明本发明电极材料导电性较高，长度比电容较高。

技术领域

本发明属于柔性超级电容器电极材料技术领域，尤其涉及一种基于纤维线的电极材料及其制备方法和可穿戴超级电容器。

背景技术

近年来，可穿戴电子设备的研究进展迅速，在能量收集、微型机器人、电子纺织品、表皮和植入式医疗设备中具有显著的应用潜力。不过，在可穿戴电子设备领域中，一个至关重要的挑战就是如何开发出轻质、可穿戴和高性能的能量储存设备，这些设备是柔性可穿戴系统中为储能设备供电不可或缺的一部分。在众多储能器件中，超级电容器因其充放电速度快，循环使用寿命长以及安全性能高而成为理想的储能器件。

但是，目前超级电容器中使用的电极材料不能兼顾柔性与导电性能，寻找一种柔性和导电性兼优的电极材料成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于纤维线的电极材料及其制备方法和可穿戴超级电容器，用于解决目前超级电容器中使用的电极材料不能兼顾柔性与导电性能的问题。

本发明的具体技术方案如下：

一种基于纤维线的电极材料，所述电极材料包括纤维线和硫化镍；

所述硫化镍负载于所述纤维线上并形成类海胆状。

优选的，所述纤维线的直径为300μm～1000μm；

所述纤维线为芳纶线或涤纶线。

本发明还提供了一种基于纤维线的电极材料的制备方法，包括以下步骤：

a)对纤维线依次进行粗化、敏化和活化处理，得到处理纤维线；

b)将所述处理纤维线置于含镍溶液中进行镀镍处理，得到镀镍纤维；

c)将所述镀镍纤维分散于硫源溶液中，进行溶剂热反应，得到电极材料。

优选的，步骤c)所述硫源溶液的硫源选自硫代乙酰胺、硫脲、硫化钠和硫代硫酸钠中的一种或多种；

所述硫源溶液的溶剂选自乙醇、乙二醇或蒸馏水。

优选的，步骤c)所述溶剂热反应的温度为160℃～200℃；

所述溶剂热反应的时间为18h～30h。

优选的，步骤b)所述含镍溶液包含镍盐、还原剂、缓冲剂和络合剂。

优选的，所述镍盐选自硫酸镍、乙酸镍或氯化镍；

所述还原剂选自次磷酸钠、肼、硼氢化钠或硼烷；

所述缓冲剂选自无水碳酸钠、硼酸或氯化铵；

所述络合剂选自酒石酸钾钠、柠檬酸三钠、乳酸或丙酸。

优选的，所述含镍溶液中，所述镍盐的浓度为0.05～0.2M；

所述还原剂的浓度为0.2～0.3M；

所述缓冲剂的浓度为0.1～0.3M；

所述络合剂的浓度为3.0×10^-6～5.0×10^-6M。

优选的，所述镀镍处理的温度为40℃～60℃；