[发明专利]柔性电极、其制作方法与应用

说明书

本发明公开了一种柔性电极及其制作方法与应用。所述柔性电极包括柔性导电基底、负载于所述基底上的三维多孔金属导电网络、以及包覆于所述三维多孔金属导电网络表面的过渡金属氧化物，所述柔性导电基底包括柔性碳质基底。本发明的制备工艺简单，原材料廉价易得，特别是制备形成的基于柔性基底的氧化锰包覆三维多孔镍结构的柔性电极在实际应用中性能优异且稳定性好。

技术领域

本发明属于电池技术领域，特别是涉及一种柔性电极及其制作方法与应用。

背景技术

构建三维多孔纳米结构的导电网络并且在其表面包覆过渡金属氧化物(如氧化锰、氧化钴、氧化钌)等活性物质，不仅可以利用其高的比表面积而增加活性物质的载量也可以充分利用其导电网络来加快电子、离子的传导，因此具有该类纳米结构的电极被认为最具发展潜力的一种超级电容器电极。尽管当前研究人员们设计了各种具有三维多孔导电网络的纳米结构，但这些纳米结构都是基于一些非柔性基底，因而限制了此类电极在柔性超级电容器中的应用。

碳布基底由于其高的机械强度、良好的柔韧性、高的导电性等特点能够满足可穿戴、小型化、便携式柔性电容器的需求；此外氧化锰等过渡金属氧化物可以直接生长在柔性的碳布基底上，使得在后续以此电极组装超级电容器时不需要添加任何的粘结剂，从而有力于提高电容器的能量密度。

童叶翔等制备出基于碳布基底的氧化锰包覆氢气处理后的二氧化钛阵列复合结构的柔性电极(Advanced Materials,2013,25,267-272)。该柔性电极中氢气处理后的二氧化钛阵列具有良好导电性，因而电化学性能优异。但该结构中的二氧化钛的比表面积较低，因而限制了氧化锰载量，并且基于此电极材料的电容器在多次弯曲后性能下降较快，不利于柔性器件的实际应用。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种柔性电极、其制作方法与应用，以克服现有技术中的不足。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明实施例公开了一种柔性电极，其包括柔性导电基底、负载于所述基底上的三维多孔金属导电网络，以及包覆于所述三维多孔金属导电网络表面的过渡金属氧化物。

较为优选的，所述柔性导电基底包括柔性碳质基底，所述碳质基底的形态包括布状、膜状、海绵状或纸状。

本发明实施例还公开了一种制作所述柔性电极的方法，其包括：

在柔性导电基底上形成三维多孔金属导电网络；

在所述三维多孔金属导电网络表面沉积过渡金属氧化物。

优选的，所述制作方法包括：

通过水热合成及热还原方法在柔性导电基底上形成三维多孔镍导电网络；

在所述三维多孔镍导电网络表面沉积过渡金属氧化物。

本发明实施例还公开了所述柔性电极的用途，例如在制作超级电容器中的用途。

与现有技术相比，本发明的优点包括：提供的制备工艺简单，原材料廉价易得，且制备形成的基于柔性基底的氧化锰包覆三维多孔镍结构的柔性电极在实际应用中性能优异且稳定性好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1a-图1b分别为本发明实施例1中负载氢氧化镍碳布和三维多孔镍结构的XRD图；

图2a-图2b分别为实施例2中在碳布基底上制备的Ni(OH)₂和三维多孔Ni的SEM图片；