[发明专利]一种基于织物的自集成型柔性超级电容器及其制备方法

权利要求书

1.一种基于织物的自集成型柔性超级电容器，其特征在于，该超级电容器包括织物基凝胶聚合物复合材料，以及在复合材料两面相对应的位置丝网印刷的两组交错排布的电极；每一组所述的电极由1个纳米碳材料电极组成或多个纳米碳材料电极以串联、并联或串并联组合的方式集成。

2.如权利要求1所述的基于织物的自集成型柔性超级电容器，其特征在于，所述织物基凝胶聚合物复合材料是由织物基材和聚乙烯醇-氢氧化钾凝胶聚合物复合而成。

3.如权利要求1所述的基于织物的自集成型柔性超级电容器，其特征在于，所述纳米碳材料电极包括纳米碳活性材料、粘合剂和溶剂；其中，所述的纳米碳材料包括碳纳米管、石墨烯和活性炭中的至少一种，所述的粘合剂包括热塑性聚氨酯和聚偏二氟乙烯中的至少一种，所述的溶剂为N-甲基吡咯烷酮和N,N-二甲基甲酰胺中的至少一种。

4.权利要求1-3中任意一项所述的基于织物的自集成型柔性超级电容器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1)：在加热搅拌的条件下，将聚乙烯醇颗粒加入去离子水中，充分搅拌后得到透明均匀的聚合物基质；然后在聚合物基质中加入氢氧化钾溶液，继续搅拌得到聚乙烯醇-氢氧化钾凝胶电解质；

步骤2)：采用浸-轧-烘工艺，将织物基材浸渍在聚乙烯醇-氢氧化钾凝胶电解质中，然后使用轧辊压出织物基材中的多余电解质并烘干，重复浸-轧-烘工艺数次得到织物基凝胶聚合物复合材料；

步骤3)：将粘合剂加入到溶剂中，充分搅拌后得到均匀溶液，然后将纳米碳活性材料加入其中，进行搅拌以及超声处理得到纳米碳电极浆料；

步骤4)：采用丝网印刷工艺，在织物基凝胶聚合物复合材料的一面印刷纳米碳电极浆料，放入烘箱中固化；然后取出并在另一面对应位置处印刷纳米碳电极浆料，再次放入烘箱中固化，固化后在双面电极对应处涂覆聚乙烯醇-氢氧化钾凝胶电解质，然后置于室温干燥得到基于织物的自集成型超级电容器。

5.如权利要求4所述的基于织物的自集成型柔性超级电容器的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中加热搅拌的温度为60～80℃，转速为500～1000rpm，时间为3～5小时；所述聚乙烯醇与去离子水的质量比为1：8～1：15，所述氢氧化钾溶液的浓度为3～7mol/L，所述氢氧化钾溶液与聚合物基质的体积比为1：2～1：5。

6.如权利要求4所述的基于织物的自集成型柔性超级电容器的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中浸渍的时间为0.5～1小时，所述轧辊的压力为5-10MPa，所述烘干的温度为30～50℃，时间为1～3小时，所述浸-轧-烘工艺重复的次数为5～10次。

7.如权利要求4所述的基于织物的自集成型柔性超级电容器的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中搅拌的转速为500～1000rpm，时间为2～4小时；所述超声处理的时间为30～90分钟，温度为20～40℃；所述纳米碳电极浆料中粘合剂与溶剂质量比为1：5～1：15，纳米碳活性材料的含量为3wt％～8wt％。

8.如权利要求4所述的基于织物的自集成型柔性超级电容器的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中采用半自动丝网印刷机进行丝网印刷，其中，印刷网板的目数为200～300目，印刷时刮刀与网板的角度为85°，刮刀移动速度为10～20cm/s；所述固化的温度为50～70℃，时间为0.5～2小时；所述室温干燥的时间为6～12小时。