[发明专利]一种超细玻璃纤维棉基柔性电极材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种超细玻璃纤维棉基柔性电极及其制备方法，所述超细玻璃纤维棉基柔性超级电容器电极的组分为：4～8％石墨烯基导电纳米材料，以及超细玻璃纤维棉。所述电极制备方法为：首先将超细玻璃纤维棉表面改性，再通过不同的方法引入石墨烯基导电纳米材料，制得具有高韧性以及良好的电化学性能的可裁剪的超细玻璃纤维棉基柔性电极。本发明制备的电极材料成本低，重量轻、高比电容，在柔性大面积储能器件应用方面有广泛的前景。

技术领域

本发明属于复合功能材料技术领域，具体涉及一种超细玻璃纤维棉基柔性电极材料及制备方法。

背景技术

超级电容器作为一种实用、高效、环境友好型的储蓄能量装置。目前已在众多领域如：电动汽车、内燃机车、消费电子、无线通信、工业仪表仪器、军事、太阳能和风能等得到了广泛的应用。近年来，其逐渐成为新能源领域的朝阳产业，在国内外市场呈现出前所未有的蓬勃发展的景象。但是目前超级电容器的产业化发展和市场应用与电池相比仍然存在着差距，主要原因在于其能量密度较低，尤其在大功率及大电流充放电时的储能密度满足不了市场需求。要提高电化学电容器的能量密度，不仅有赖于制作工艺和生产技术的改进，更需要不断研发出具有高能量密度的新型电极材料。本发明旨在开发一种简单、低成本、可大面积加工的方法，将常规玻璃纤维变成高性能电极材料，以满足目前越来越多的市场需求。

发明内容

针对目前现有技术的柔性电极材料的性能与比电容、孔隙率、电导率、和电化学稳定性有关。在选择超细玻璃纤维柔性基底的同时，利用石墨烯种子层来提高后续导电材料负载量以此增加电极材料的比电容和能量密度，原位生长将充分减少石墨烯和其他导电材料的团聚，提高可利用的有效比表面积，打开电解质离子的扩散通道，进一步提高造成电化学性能。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种超细玻璃纤维棉基柔性电极材料，组成为：4～8wt％石墨烯基纳米导电材料，其余组分为超细玻璃纤维棉。

优选的，所述超细玻璃纤维棉组成为：SiO₂：56.5～66.5wt％，Al₂O₃：2.5～7.5wt％，MgO：4.5～8.5wt％，CaO：1.5～4.5wt％，B₂O₃：3～6.5wt％，Fe₂O₃+ZnO+BaO：4.5～7.5wt％，碱金属氧化物R₂O(Na₂O+K₂O)：8～10.5wt％；

优选的，所述所述石墨烯基纳米导电材料为A类石墨烯种子层，B类为聚苯胺、碳纳米管、金属有机氧化物其中的一种或几种，石墨烯基纳米导电材料质量占超细玻璃纤维棉基柔性电极材料的总重量的2～4％；

优选的，其特征在于，所述A类石墨烯原位合成方法的的制备方法为：H₂还原、GO高温还原、微波加热或激光还原；

优选的，其特征在于，所述B类导电材料原位合成方法为电化学沉积、低温可控原位聚合、化学沉淀法、化学气相沉积法和静电复合法,B类导电材料质量占超细玻璃纤维棉基柔性电极材料的总重量的2～4％。

一种超细玻璃纤维棉基柔性电极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，称取碳源溶解在超纯水中，配置A液石墨烯前驱体溶液；配置B液其他导电材料前驱体溶液；玻璃纤维改性溶液C；

步骤2，选择超细玻璃纤维棉，通过改性溶液C将玻璃纤维表面改性并清洗干燥；

步骤3，干燥完成的玻璃纤维放入A液原位生长石墨烯种子层；

步骤4，将负载石墨烯种子层的玻璃纤维放入B液再处理原位生长其他导电纳米材料，烘干处理即得超细玻璃纤维棉基柔性电极材料；。