[发明专利]一种基于多孔碳纤维布的全固态柔性超级电容器及其制备方法

摘要

本发明公开了一种基于多孔碳纤维布的全固态柔性超级电容器及其制备方法，以废旧棉纤维织物为原料制备多孔碳纤维布，所得多孔碳纤维布具有高的比表面积、分级多孔结构以及较高的电导率，同时依然能保留棉纤维原有的中空管状结构以及织物原有的紧密编织特质，因而可作为超级电容器的柔性电极使用，无需添加任何导电剂和粘结剂，即可组装成全固态柔性超级电容器器件，该器件可在不同弯曲状态下正常工作，表现出优异的柔韧性。本发明不但实现了废弃物的有效再利用，而且有效地降低了碳布的生产成本，具有明显的经济效益。同时，多孔碳纤维布的制备过程中避免了大量强酸的使用，绿色安全，制备步骤简单、过程可控，制备周期短、有利于工业化生产。

主权项

1.一种基于多孔碳纤维布的全固态柔性超级电容器的制备方法，其特征在于它由下述步骤组成：（1）制备碳纤维布将废旧棉纤维织物依次在丙酮、乙醇、去离子水中超声清洗，去除纤维表面的灰尘、杂质以及有机污染物后，干燥；将清洗并干燥后的棉纤维织物在氮气保护下升温至700～1000℃，恒温碳化60～120分钟，冷却至室温，得到碳纤维布；（2）制备KOH化学活化的多孔碳纤维布将步骤（1）得到的碳纤维布完全浸入KOH水溶液中，其中碳纤维布与KOH的质量比为1:（1～4），待碳纤维布内部完全浸湿后，在100～120℃下蒸除水分，得到浸渍KOH的碳纤维布；将浸渍KOH的碳纤维布在氮气保护下升温至800～1000℃，恒温活化60～120分钟，冷却至室温，用去离子水清洗至溶液呈中性，干燥，得到KOH化学活化的多孔碳纤维布；（3）组装全固态柔性超级电容器取两块完全相同的步骤（2）得到的多孔碳纤维布，在凝胶电解质中浸渍3～10分钟，随后取出自然固化10～30分钟，以上浸渍、固化过程重复3次以上；然后将两块多孔碳纤维布堆叠在一起，并在两者之间涂抹一层凝胶电解质充当隔膜，形成三明治结构，将其在50～70℃下干燥，除去多余的水分后，即组装成全固态柔性超级电容器。