CN114496594B - 一种纱线基柔性超级电容器复合电极材料的制备方法 - Google Patents
一种纱线基柔性超级电容器复合电极材料的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114496594B CN114496594B CN202210078047.4A CN202210078047A CN114496594B CN 114496594 B CN114496594 B CN 114496594B CN 202210078047 A CN202210078047 A CN 202210078047A CN 114496594 B CN114496594 B CN 114496594B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nano tube
- carbon nano
- yarn
- electrode
- polyamide yarn
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 34
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 title claims abstract description 21
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 158
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 claims abstract description 143
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 claims abstract description 143
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims abstract description 96
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims abstract description 96
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 48
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 33
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 29
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims abstract description 26
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 claims abstract description 24
- 229920000128 polypyrrole Polymers 0.000 claims abstract description 17
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 16
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 7
- KAESVJOAVNADME-UHFFFAOYSA-N Pyrrole Chemical compound C=1C=CNC=1 KAESVJOAVNADME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 110
- 239000002048 multi walled nanotube Substances 0.000 claims description 48
- JOXIMZWYDAKGHI-UHFFFAOYSA-N toluene-4-sulfonic acid Chemical compound CC1=CC=C(S(O)(=O)=O)C=C1 JOXIMZWYDAKGHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 44
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 36
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 claims description 33
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 claims description 28
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 22
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims description 14
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 13
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 claims description 11
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 11
- NDLPOXTZKUMGOV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoferriooxy)iron hydrate Chemical compound O.O=[Fe]O[Fe]=O NDLPOXTZKUMGOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 claims description 4
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims 1
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 abstract description 6
- 238000009826 distribution Methods 0.000 abstract description 3
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 18
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 10
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 3
- 206010070834 Sensitisation Diseases 0.000 description 1
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 1
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000020477 pH reduction Effects 0.000 description 1
- 230000008313 sensitization Effects 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 238000009941 weaving Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/84—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof
- H01G11/86—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof specially adapted for electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/26—Electrodes characterised by their structure, e.g. multi-layered, porosity or surface features
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/30—Electrodes characterised by their material
- H01G11/32—Carbon-based
- H01G11/36—Nanostructures, e.g. nanofibres, nanotubes or fullerenes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/30—Electrodes characterised by their material
- H01G11/48—Conductive polymers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
本发明公开了一种纱线基柔性超级电容器复合电极材料的制备方法，包括以下步骤：制备碳纳米管分散液，对聚酰胺纱线进行清洗除杂，多次浸渍—干燥处理制备碳纳米管/聚酰胺纱线电极，将碳纳米管/聚酰胺纱线置于等离子体处理机中进行氧等离子体处理，获得改性碳纳米管/聚酰胺纱线电极，进行原位聚合反应在改性碳纳米管/聚酰胺纱线电极上生成聚吡咯，最终获得聚吡咯/改性碳纳米管/聚酰胺纱线电极。本发明方法可提高导电聚合物与碳纳米管/聚酰胺纱线间的结合力及分布均匀性，提高电极性能和稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及一种柔性复合电极材料的制备方法，特别是一种纱线基柔性超级电容器复合电极材料的制备方法。
背景技术
柔性超级电容器相比传统超级电容器具有充放电快、便携式、柔性化等优势，已成为便携式及可穿戴电子产品研究的重要方向，其中电极作为超级电容器的关键部分，具有重要的研究价值。纱线电极以其良好的柔韧性和可织性近年来更加受到人们的青睐。目前，多种类型的纱线基柔性超级电容器电极已被报道，包括碳纳米管纱线基或石墨烯柔性电极，其具有线性、柔性等特征，且具有良好的导电性和较大的比表面积，但其电容容量和能量密度有限。公开号为CN108364797B的中国专利公开了一种碳纳米管织物电极及纱线电极的制备方法及电极的应用，具体是采用原位聚合法制备导电聚合物/织物/碳纳米管织物电极及导电聚合物/纱线/碳纳米管纱线电极。公开号为CN108428567B的中国专利公开了一种石墨烯基串联线状超级电容器的制备方法，具体是一种直接在一根纱线上形成氧化石墨烯导电和绝缘部分，形成串联集成器式的柔性电极。
通过上述技术方案可以获得具有一定电化学性能的柔性电极，但由于单一的碳纳米管或氧化石墨烯柔性电极具有一定的疏水性，在浸润过程中容易上浮，影响了导电聚合物在纱线表面的均匀分布，且导电聚合物与碳纳米管或石墨烯之间的结合力小，从而导致电化学性能不稳定。
发明内容
针对上述现有技术缺陷，本发明的任务在于提供一种纱线基柔性超级电容器复合电极材料的制备方法，目的是解决导电聚合物与碳纳米管纱线间结合力弱及分布不均导致电极性能不稳定的问题。
本发明技术方案如下：一种纱线基柔性超级电容器复合电极材料的制备方法，包括以下步骤：
S1.碳纳米管分散液制备：将分散剂溶于无水乙醇中，并在其中加入多壁碳纳米管，搅拌直至多壁碳纳米管完全浸润形成稳定的多壁碳纳米管分散液；
S2.聚酰胺纱线的预处理：对聚酰胺纱线进行清洗除杂；
S3.碳纳米管/聚酰胺纱线电极的制备：对聚酰胺纱线进行若干次浸渍—干燥处理，所述浸渍—干燥处理是将步骤S2所述的聚酰胺纱线浸渍在步骤S1所制备的碳纳米管分散液中，浸渍的同时进行超声，完成后进行干燥处理，得到碳纳米管/聚酰胺纱线电极；
S4.改性碳纳米管/聚酰胺纱线电极：将步骤S3所制得的碳纳米管/聚酰胺纱线置于等离子体处理机中进行氧等离子体处理，获得改性碳纳米管/聚酰胺纱线电极；
S5.聚吡咯/改性碳纳米管/聚酰胺纱线电极：将吡咯溶解在蒸馏水中，将步骤S4所获得的改性碳纳米管/聚酰胺纱线电极放入其中并进行搅拌，直至纱线完全浸润，将对甲苯磺酸和氯化铁溶液加入到含有纱线电极的吡咯溶液中，发生原位聚合反应在改性碳纳米管/聚酰胺纱线电极上生成聚吡咯，原位聚合反应结束后，将复合电极取出，用去离子水反复清洗并烘干，最终获得聚吡咯/改性碳纳米管/聚酰胺纱线电极。
进一步地，所述步骤S4中进行氧等离子体处理的时间为5时间为5～10min，压强为15～0Pa。
进一步地，所述步骤S1中分散剂为碳纳米管DMF分散剂，所述碳纳米管DMF分散剂在多壁碳纳米管分散液中的质量百分数为0.2％～0.6％，多壁碳纳米管在多壁碳纳米管分散液中的质量百分数为1％～6％。
进一步地，所述步骤S5中吡咯溶解在蒸馏水中后吡咯浓度为0.1～0.5mol/L，氧化铁与吡咯的物质的量比为1～3:2～3，对甲苯磺酸与吡咯的物质的量比为3～5:3～4，聚合反应时间为1～3h。
进一步地，所述步骤S3中纱线每次浸渍时间为5～10min，干燥处理温度为50～80℃、处理时间为20～40min，浸渍—干燥处理次数为3～7次。
进一步地，所述步骤S2对聚酰胺纱线进行清洗除杂是将聚酰胺纱线浸渍在丙酮中超声清洗，随后浸渍在无水乙醇中超声清洗，再用去离子水超声清洗，最后进行烘干处理。
本发明与现有技术相比的优点在于：
通过对碳纳米管的氧等离子体改性处理，在电极表面接枝了含氧官能团，在不需要进行敏化处理和酸化处理即可提高了复合电极中聚吡咯和碳纳米管的结合力及分布均匀性，电极循环稳定性明显提升，同时电极具有较高的面积比电容为840～900mF/cm2，以及具有较高的能量密度，当充放电电流为1mA时，能量密度为40～50μWh/cm2。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。
实施例1
纱线基柔性超级电容器复合电极材料的制备方法如下：
S1.碳纳米管分散液制备：将0.2g碳纳米管DMF分散剂溶于98.8g无水乙醇中，并在其中加入1g的多壁碳纳米管，搅拌直至多壁碳纳米管完全浸润形成稳定的多壁碳纳米管分散液，使得多壁碳纳米管的质量百分数为1％，碳纳米管DMF分散剂的质量百分数为0.2％。
S2.聚酰胺纱线的预处理：将聚酰胺纱线浸渍在丙酮中超声清洗10min，随后浸渍在无水乙醇中超声清洗10min，再用去离子水超声清洗10min，最后在50℃下烘干，获得除杂的聚酰胺纱线。
S3.碳纳米管/聚酰胺纱线电极的制备：将步骤S2所述的纱线浸渍在步骤S1所制备的碳纳米管分散液中，浸渍的同时进行超声5min，完成后在50℃下干燥处理20min。重复“浸渍—干燥”处理3次，得到碳纳米管/聚酰胺纱线电极。
S4.改性碳纳米管/聚酰胺纱线电极：将步骤S3所制得的碳纳米管/聚酰胺纱线置于等离子体处理机中进行氧等离子体处理，处理时间为5min，压强为15pa，获得改性碳纳米管/聚酰胺纱线电极；
S5:聚吡咯/改性碳纳米管/聚酰胺纱线电极：将一定量的吡咯溶解在蒸馏水中，形成吡咯浓度为0.2mol/L。将步骤S4所获得的改性碳纳米管/聚酰胺纱线电极放入其中并进行搅拌，直至纱线完全浸润。将一定量的对甲苯磺酸(对甲苯磺酸与吡咯的物质的量比为3:4)和氯化铁溶液(氧化铁与吡咯的物质的量比为1:3)加入到含有纱线电极的吡咯溶液中，发生原位聚合反应，聚合反应时间为1.5h，最终在改性碳纳米管/聚酰胺纱线电极上生成聚吡咯。原位聚合反应结束后，将复合电极取出，用去离子水反复清洗并烘干，最终获得聚吡咯/改性碳纳米管/聚酰胺纱线电极。
实施例2
纱线基柔性超级电容器复合电极材料的制备方法如下：
S1.碳纳米管分散液制备：将0.6g碳纳米管DMF分散剂溶于93.4g无水乙醇中，并在其中加入6g的多壁碳纳米管，搅拌直至多壁碳纳米管完全浸润形成稳定的多壁碳纳米管分散液，使得多壁碳纳米管的质量百分数为6％，碳纳米管DMF分散剂的质量百分数为0.6％。
S2.聚酰胺纱线的预处理：将聚酰胺纱线浸渍在丙酮中超声清洗30min，随后浸渍在无水乙醇中超声清洗30min，再用去离子水超声清洗30min，最后在70℃下烘干，获得除杂的聚酰胺纱线。
S3.碳纳米管/聚酰胺纱线电极的制备：将步骤S2所述的纱线浸渍在步骤S1所制备的碳纳米管分散液中，浸渍的同时进行超声10min，完成后在80℃下干燥处理40min。重复“浸渍—干燥”处理7次，得到碳纳米管/聚酰胺纱线电极。
S4.改性碳纳米管/聚酰胺纱线电极：将步骤S3所制得的碳纳米管/聚酰胺纱线置于等离子体处理机中进行氧等离子体处理，处理时间为10min，压强为20pa，获得改性碳纳米管/聚酰胺纱线电极；
S5:聚吡咯/改性碳纳米管/聚酰胺纱线电极：将一定量的吡咯溶解在蒸馏水中，形成吡咯浓度为0.3mol/L。将步骤S4所获得的改性碳纳米管/聚酰胺纱线电极放入其中并进行搅拌，直至纱线完全浸润。将一定量的对甲苯磺酸(对甲苯磺酸与吡咯的物质的量比为5:3)和氯化铁溶液(氧化铁与吡咯的物质的量比为3:2)加入到含有纱线电极的吡咯溶液中，发生原位聚合反应，聚合反应时间为2h，最终在改性碳纳米管/聚酰胺纱线电极上生成聚吡咯。原位聚合反应结束后，将复合电极取出，用去离子水反复清洗并烘干，最终获得聚吡咯/改性碳纳米管/聚酰胺纱线电极。
实施例3
纱线基柔性超级电容器复合电极材料的制备方法如下：
S1.碳纳米管分散液制备：将0.3g碳纳米管DMF分散剂溶于97.7g无水乙醇中，并在其中加入2g的多壁碳纳米管，搅拌直至多壁碳纳米管完全浸润形成稳定的多壁碳纳米管分散液，使得多壁碳纳米管的质量百分数为2％，碳纳米管DMF分散剂的质量百分数为0.3％。
S2.聚酰胺纱线的预处理：将聚酰胺纱线浸渍在丙酮中超声清洗15min，随后浸渍在无水乙醇中超声清洗15min，再用去离子水超声清洗15min，最后在55℃下烘干，获得除杂的聚酰胺纱线。
S3.碳纳米管/聚酰胺纱线电极的制备：将步骤S2所述的纱线浸渍在步骤S1所制备的碳纳米管分散液中，浸渍的同时进行超声6min，完成后在55℃下干燥处理25min。重复“浸渍—干燥”处理4次，得到碳纳米管/聚酰胺纱线电极。
S4.改性碳纳米管/聚酰胺纱线电极：将步骤S3所制得的碳纳米管/聚酰胺纱线置于等离子体处理机中进行氧等离子体处理，处理时间为6min，压强为16pa，获得改性碳纳米管/聚酰胺纱线电极；
S5:聚吡咯/改性碳纳米管/聚酰胺纱线电极：将一定量的吡咯溶解在蒸馏水中，形成吡咯浓度为0.1mol/L。将步骤S4所获得的改性碳纳米管/聚酰胺纱线电极放入其中并进行搅拌，直至纱线完全浸润。将一定量的对甲苯磺酸(对甲苯磺酸与吡咯的物质的量比为1:1)和氯化铁溶液(氧化铁与吡咯的物质的量比为1:2)加入到含有纱线电极的吡咯溶液中，发生原位聚合反应，聚合反应时间为1h，最终在改性碳纳米管/聚酰胺纱线电极上生成聚吡咯。原位聚合反应结束后，将复合电极取出，用去离子水反复清洗并烘干，最终获得聚吡咯/改性碳纳米管/聚酰胺纱线电极。
实施例4
纱线基柔性超级电容器复合电极材料的制备方法如下：
S1.碳纳米管分散液制备：将0.4g碳纳米管DMF分散剂溶于96.6g无水乙醇中，并在其中加入3g的多壁碳纳米管，搅拌直至多壁碳纳米管完全浸润形成稳定的多壁碳纳米管分散液，使得多壁碳纳米管的质量百分数为3％，碳纳米管DMF分散剂的质量百分数为0.4％。
S2.聚酰胺纱线的预处理：将聚酰胺纱线浸渍在丙酮中超声清洗20min，随后浸渍在无水乙醇中超声清洗20min，再用去离子水超声清洗20min，最后在60℃下烘干，获得除杂的聚酰胺纱线。
S3.碳纳米管/聚酰胺纱线电极的制备：将步骤S2所述的纱线浸渍在步骤S1所制备的碳纳米管分散液中，浸渍的同时进行超声7min，完成后在60℃下干燥处理30min。重复“浸渍—干燥”处理5次，得到碳纳米管/聚酰胺纱线电极。
S4.改性碳纳米管/聚酰胺纱线电极：将步骤S3所制得的碳纳米管/聚酰胺纱线置于等离子体处理机中进行氧等离子体处理，处理时间为7min，压强为17pa，获得改性碳纳米管/聚酰胺纱线电极；
S5:聚吡咯/改性碳纳米管/聚酰胺纱线电极：将一定量的吡咯溶解在蒸馏水中，形成吡咯浓度为0.2mol/L。将步骤S4所获得的改性碳纳米管/聚酰胺纱线电极放入其中并进行搅拌，直至纱线完全浸润。将一定量的对甲苯磺酸(对甲苯磺酸与吡咯的物质的量比为5:4)和氯化铁溶液(氧化铁与吡咯的物质的量比为1:1)加入到含有纱线电极的吡咯溶液中，发生原位聚合反应，聚合反应时间为2h，最终在改性碳纳米管/聚酰胺纱线电极上生成聚吡咯。原位聚合反应结束后，将复合电极取出，用去离子水反复清洗并烘干，最终获得聚吡咯/改性碳纳米管/聚酰胺纱线电极。
实施例5
纱线基柔性超级电容器复合电极材料的制备方法如下：
S1.碳纳米管分散液制备：将0.5g碳纳米管DMF分散剂溶于95.4g无水乙醇中，并在其中加入4g的多壁碳纳米管，搅拌直至多壁碳纳米管完全浸润形成稳定的多壁碳纳米管分散液，使得多壁碳纳米管的质量百分数为4％，碳纳米管DMF分散剂的质量百分数为0.5％。
S2.聚酰胺纱线的预处理：将聚酰胺纱线浸渍在丙酮中超声清洗25min，随后浸渍在无水乙醇中超声清洗25min，再用去离子水超声清洗25min，最后在65℃下烘干，获得除杂的聚酰胺纱线。
S3.碳纳米管/聚酰胺纱线电极的制备：将步骤S2所述的纱线浸渍在步骤S1所制备的碳纳米管分散液中，浸渍的同时进行超声8min，完成后在65℃下干燥处理35min。重复“浸渍—干燥”处理5次，得到碳纳米管/聚酰胺纱线电极。
S4.改性碳纳米管/聚酰胺纱线电极：将步骤S3所制得的碳纳米管/聚酰胺纱线置于等离子体处理机中进行氧等离子体处理，处理时间为8min，压强为18pa，获得改性碳纳米管/聚酰胺纱线电极；
S5:聚吡咯/改性碳纳米管/聚酰胺纱线电极：将一定量的吡咯溶解在蒸馏水中，形成吡咯浓度为0.1mol/L。将步骤S4所获得的改性碳纳米管/聚酰胺纱线电极放入其中并进行搅拌，直至纱线完全浸润。将一定量的对甲苯磺酸(对甲苯磺酸与吡咯的物质的量比为6:5)和氯化铁溶液(氧化铁与吡咯的物质的量比为5:4)加入到含有纱线电极的吡咯溶液中，发生原位聚合反应，聚合反应时间为2h，最终在改性碳纳米管/聚酰胺纱线电极上生成聚吡咯。原位聚合反应结束后，将复合电极取出，用去离子水反复清洗并烘干，最终获得聚吡咯/改性碳纳米管/聚酰胺纱线电极。
实施例6
纱线基柔性超级电容器复合电极材料的制备方法如下：
S1.碳纳米管分散液制备：将0.5g碳纳米管DMF分散剂溶于94.5g无水乙醇中，并在其中加入5g的多壁碳纳米管，搅拌直至多壁碳纳米管完全浸润形成稳定的多壁碳纳米管分散液，使得多壁碳纳米管的质量百分数为5％，碳纳米管DMF分散剂的质量百分数为0.5％。
S2.聚酰胺纱线的预处理：将聚酰胺纱线浸渍在丙酮中超声清洗25min，随后浸渍在无水乙醇中超声清洗25min，再用去离子水超声清洗25min，最后在60℃下烘干，获得除杂的聚酰胺纱线。
S3.碳纳米管/聚酰胺纱线电极的制备：将步骤S2所述的纱线浸渍在步骤S1所制备的碳纳米管分散液中，浸渍的同时进行超声9min，完成后在70℃下干燥处理35min。重复“浸渍—干燥”处理6次，得到碳纳米管/聚酰胺纱线电极。
S4.改性碳纳米管/聚酰胺纱线电极：将步骤S3所制得的碳纳米管/聚酰胺纱线置于等离子体处理机中进行氧等离子体处理，处理时间为9min，压强为19pa，获得改性碳纳米管/聚酰胺纱线电极；
S5:聚吡咯/改性碳纳米管/聚酰胺纱线电极：将一定量的吡咯溶解在蒸馏水中，形成吡咯浓度为0.5mol/L。将步骤S4所获得的改性碳纳米管/聚酰胺纱线电极放入其中并进行搅拌，直至纱线完全浸润。将一定量的对甲苯磺酸(对甲苯磺酸与吡咯的物质的量比为7:6)和氯化铁溶液(氧化铁与吡咯的物质的量比为6:5)加入到含有纱线电极的吡咯溶液中，发生原位聚合反应，聚合反应时间为2h，最终在改性碳纳米管/聚酰胺纱线电极上生成聚吡咯。原位聚合反应结束后，将复合电极取出，用去离子水反复清洗并烘干，最终获得聚吡咯/改性碳纳米管/聚酰胺纱线电极。
实施例7
纱线基柔性超级电容器复合电极材料的制备方法如下：
S1.碳纳米管分散液制备：将0.4g碳纳米管DMF分散剂溶于94.6g无水乙醇中，并在其中加入5g的多壁碳纳米管，搅拌直至多壁碳纳米管完全浸润形成稳定的多壁碳纳米管分散液，使得多壁碳纳米管的质量百分数为5％，碳纳米管DMF分散剂的质量百分数为0.4％。
S2.聚酰胺纱线的预处理：将聚酰胺纱线浸渍在丙酮中超声清洗25min，随后浸渍在无水乙醇中超声清洗25min，再用去离子水超声清洗25min，最后在60℃下烘干，获得除杂的聚酰胺纱线。
S3.碳纳米管/聚酰胺纱线电极的制备：将步骤S2所述的纱线浸渍在步骤S1所制备的碳纳米管分散液中，浸渍的同时进行超声9min，完成后在75℃下干燥处理30min。重复“浸渍—干燥”处理6次，得到碳纳米管/聚酰胺纱线电极。
S4.改性碳纳米管/聚酰胺纱线电极：将步骤S3所制得的碳纳米管/聚酰胺纱线置于等离子体处理机中进行氧等离子体处理，处理时间为9min，压强为16pa，获得改性碳纳米管/聚酰胺纱线电极；
S5:聚吡咯/改性碳纳米管/聚酰胺纱线电极：将一定量的吡咯溶解在蒸馏水中，形成吡咯浓度为0.5mol/L。将步骤S4所获得的改性碳纳米管/聚酰胺纱线电极放入其中并进行搅拌，直至纱线完全浸润。将一定量的对甲苯磺酸(对甲苯磺酸与吡咯的物质的量比为5:4)和氯化铁溶液(氧化铁与吡咯的物质的量比为4:3)加入到含有纱线电极的吡咯溶液中，发生原位聚合反应，聚合反应时间为3h，最终在改性碳纳米管/聚酰胺纱线电极上生成聚吡咯。原位聚合反应结束后，将复合电极取出，用去离子水反复清洗并烘干，最终获得聚吡咯/改性碳纳米管/聚酰胺纱线电极。
对比例1
纱线基柔性超级电容器复合电极材料的制备方法与实施例3相比区别为不进行氧等离子体处理，具体如下：
S1.碳纳米管分散液制备：将0.3g碳纳米管DMF分散剂溶于97.7g无水乙醇中，并在其中加入2g的多壁碳纳米管，搅拌直至多壁碳纳米管完全浸润形成稳定的多壁碳纳米管分散液，使得多壁碳纳米管的质量百分数为2％，碳纳米管DMF分散剂的质量百分数为0.3％。
S2.聚酰胺纱线的预处理：将聚酰胺纱线浸渍在丙酮中超声清洗15min，随后浸渍在无水乙醇中超声清洗15min，再用去离子水超声清洗15min，最后在55℃下烘干，获得除杂的聚酰胺纱线。
S3.碳纳米管/聚酰胺纱线电极的制备：将步骤S2所述的纱线浸渍在步骤S1所制备的碳纳米管分散液中，浸渍的同时进行超声6min，完成后在55℃下干燥处理25min。重复“浸渍—干燥”处理4次，得到碳纳米管/聚酰胺纱线电极。
S4:聚吡咯/碳纳米管/聚酰胺纱线电极：将一定量的吡咯溶解在蒸馏水中，形成吡咯浓度为0.1mol/L。将步骤S3所获得的碳纳米管/聚酰胺纱线电极放入其中并进行搅拌，直至纱线完全浸润。将一定量的对甲苯磺酸(对甲苯磺酸与吡咯的物质的量比为1:1)和氯化铁溶液(氧化铁与吡咯的物质的量比为1:2)加入到含有纱线电极的吡咯溶液中，发生原位聚合反应，聚合反应时间为1h，最终在碳纳米管/聚酰胺纱线电极上生成聚吡咯。原位聚合反应结束后，将复合电极取出，用去离子水反复清洗并烘干，最终获得聚吡咯/碳纳米管/聚酰胺纱线电极。
对比例2
纱线基柔性超级电容器复合电极材料的制备方法与实施例2相比区别为不进行氧等离子体处理，具体如下：
S1.碳纳米管分散液制备：将0.6g碳纳米管DMF分散剂溶于93.4g无水乙醇中，并在其中加入6g的多壁碳纳米管，搅拌直至多壁碳纳米管完全浸润形成稳定的多壁碳纳米管分散液，使得多壁碳纳米管的质量百分数为6％，碳纳米管DMF分散剂的质量百分数为0.6％。
S2.聚酰胺纱线的预处理：将聚酰胺纱线浸渍在丙酮中超声清洗30min，随后浸渍在无水乙醇中超声清洗30min，再用去离子水超声清洗30min，最后在70℃下烘干，获得除杂的聚酰胺纱线。
S3.碳纳米管/聚酰胺纱线电极的制备：将步骤S2所述的纱线浸渍在步骤S1所制备的碳纳米管分散液中，浸渍的同时进行超声10min，完成后在80℃下干燥处理40min。重复“浸渍—干燥”处理7次，得到碳纳米管/聚酰胺纱线电极。
S4:聚吡咯/碳纳米管/聚酰胺纱线电极：将一定量的吡咯溶解在蒸馏水中，形成吡咯浓度为0.3mol/L。将步骤S3所获得的碳纳米管/聚酰胺纱线电极放入其中并进行搅拌，直至纱线完全浸润。将一定量的对甲苯磺酸(对甲苯磺酸与吡咯的物质的量比为5:3)和氯化铁溶液(氧化铁与吡咯的物质的量比为3:2)加入到含有纱线电极的吡咯溶液中，发生原位聚合反应，聚合反应时间为2h，最终在碳纳米管/聚酰胺纱线电极上生成聚吡咯。原位聚合反应结束后，将复合电极取出，用去离子水反复清洗并烘干，最终获得聚吡咯/碳纳米管/聚酰胺纱线电极。
综上，为了验证本发明制备的纱线基复合电极材料的电化学性能，分别对实施例1-7和对比例1-2所得到的复合电极材料进行电化学性能测试，具体结果如表1所示。
表1
Claims (3)
1.一种纱线基柔性超级电容器复合电极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.碳纳米管分散液制备：将分散剂溶于无水乙醇中，并在其中加入多壁碳纳米管，搅拌直至多壁碳纳米管完全浸润形成稳定的多壁碳纳米管分散液，所述分散剂为碳纳米管DMF分散剂，所述碳纳米管DMF分散剂在多壁碳纳米管分散液中的质量百分数为0.2%～0.6%，多壁碳纳米管在多壁碳纳米管分散液中的质量百分数为1%～6%；
S2.聚酰胺纱线的预处理：对聚酰胺纱线进行清洗除杂；
S3.碳纳米管/聚酰胺纱线电极的制备：对聚酰胺纱线进行3～7次浸渍—干燥处理，所述浸渍—干燥处理是将步骤S2所述的聚酰胺纱线浸渍在步骤S1所制备的碳纳米管分散液中，浸渍的同时进行超声，完成后进行干燥处理，得到碳纳米管/聚酰胺纱线电极，纱线每次浸渍时间为5～10min，干燥处理温度为50～80℃、处理时间为20～40min；
S4.改性碳纳米管/聚酰胺纱线电极：将步骤S3所制得的碳纳米管/聚酰胺纱线置于等离子体处理机中进行氧等离子体处理，获得改性碳纳米管/聚酰胺纱线电极；
S5.聚吡咯/改性碳纳米管/聚酰胺纱线电极：按吡咯浓度为0.1~0.5mol/L将吡咯溶解在蒸馏水中，将步骤S4所获得的改性碳纳米管/聚酰胺纱线电极放入其中并进行搅拌，直至纱线完全浸润，将对甲苯磺酸和氯化铁溶液加入到含有纱线电极的吡咯溶液中，氧化铁与吡咯的物质的量比为1～3:2～3，对甲苯磺酸与吡咯的物质的量比为3～5:3～4，发生原位聚合反应在改性碳纳米管/聚酰胺纱线电极上生成聚吡咯，所述聚合反应时间为1～3h，原位聚合反应结束后，将复合电极取出，用去离子水反复清洗并烘干，最终获得聚吡咯/改性碳纳米管/聚酰胺纱线电极。
2.根据权利要求1所述的纱线基柔性超级电容器复合电极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中进行氧等离子体处理的时间为5时间为5～10min，压强为15～0Pa。
3.根据权利要求1所述的纱线基柔性超级电容器复合电极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2对聚酰胺纱线进行清洗除杂是将聚酰胺纱线浸渍在丙酮中超声清洗，随后浸渍在无水乙醇中超声清洗，再用去离子水超声清洗，最后进行烘干处理。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210078047.4A CN114496594B (zh) | 2022-01-24 | 2022-01-24 | 一种纱线基柔性超级电容器复合电极材料的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210078047.4A CN114496594B (zh) | 2022-01-24 | 2022-01-24 | 一种纱线基柔性超级电容器复合电极材料的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114496594A CN114496594A (zh) | 2022-05-13 |
| CN114496594B true CN114496594B (zh) | 2023-12-22 |
Family
ID=81472311
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210078047.4A Active CN114496594B (zh) | 2022-01-24 | 2022-01-24 | 一种纱线基柔性超级电容器复合电极材料的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114496594B (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107248456A (zh) * | 2017-04-26 | 2017-10-13 | 东莞市鸿愃实业有限公司 | 碳纳米管纱线基柔性超级电容器复合电极材料的制备方法 |
| CN108364797A (zh) * | 2018-02-11 | 2018-08-03 | 哈尔滨工业大学 | 一种碳纳米管织物电极及纱线电极的制备方法及电极的应用 |
| CN108597905A (zh) * | 2018-06-13 | 2018-09-28 | 常熟理工学院 | 一种纤维/石墨烯/硫化钴镍柔性电极材料的制备方法 |
| CN110556251A (zh) * | 2019-08-30 | 2019-12-10 | 深圳大学 | 线型超级电容器用电极材料及其制备方法与超级电容器 |
| CN111223682A (zh) * | 2020-03-19 | 2020-06-02 | 桂林理工大学 | 一种柔性超级电容器的电极复合材料及其制备方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10074453B2 (en) * | 2014-08-21 | 2018-09-11 | Council Of Scientific & Industrial Research | P-toluenesulfonate doped polypyrrole/carbon composite electrode and a process for the preparation thereof |
-
2022
- 2022-01-24 CN CN202210078047.4A patent/CN114496594B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107248456A (zh) * | 2017-04-26 | 2017-10-13 | 东莞市鸿愃实业有限公司 | 碳纳米管纱线基柔性超级电容器复合电极材料的制备方法 |
| CN108364797A (zh) * | 2018-02-11 | 2018-08-03 | 哈尔滨工业大学 | 一种碳纳米管织物电极及纱线电极的制备方法及电极的应用 |
| CN108597905A (zh) * | 2018-06-13 | 2018-09-28 | 常熟理工学院 | 一种纤维/石墨烯/硫化钴镍柔性电极材料的制备方法 |
| CN110556251A (zh) * | 2019-08-30 | 2019-12-10 | 深圳大学 | 线型超级电容器用电极材料及其制备方法与超级电容器 |
| CN111223682A (zh) * | 2020-03-19 | 2020-06-02 | 桂林理工大学 | 一种柔性超级电容器的电极复合材料及其制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 基于碳纳米管的超级电容器聚吡咯电极复合方法;孙毅;展学磊;曾祥涛;;电脑与电信(第06期);全文 * |
| 聚吡咯/碳纳米管/棉纱复合柔性超级电容器电极制备;谷伟;王瑞;刘皓;方纾;孟蝶;;上海纺织科技(第05期);全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114496594A (zh) | 2022-05-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108364797B (zh) | 一种碳纳米管织物电极及纱线电极的制备方法及电极的应用 | |
| Wang et al. | Synergistic capacitive behavior between polyaniline and carbon black | |
| CN110164704B (zh) | 一种光增强型柔性超级电容器及其制备方法 | |
| CN108711520A (zh) | 一种基于聚丙烯腈的氧化碳布的制备方法及其应用 | |
| CN111118883A (zh) | 一种纤维素基碳纳米纤维复合材料及其制备和应用 | |
| CN110970226A (zh) | 一种复合电极材料及制备方法、超级电容器 | |
| CN113690057B (zh) | 植酸电化学氧化-聚吡咯/碳纤维复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN101710541A (zh) | 一种超级电容器用聚苯胺纳米纤维电极材料的制备方法 | |
| CN108389729B (zh) | 一种石墨烯织物电极或纱线电极的制备方法及在超级电容器中的应用 | |
| CN114496594B (zh) | 一种纱线基柔性超级电容器复合电极材料的制备方法 | |
| CN112216518B (zh) | 一种柔性锌离子混合电容器及其制备方法和应用 | |
| CN110223854B (zh) | 一种具有高储能活性的新型聚氨基蒽醌-还原氧化石墨烯复合电极材料的制备方法及其应用 | |
| CN116387055A (zh) | 一种柔性超级电容器电极材料及其制备方法和应用 | |
| CN110060878B (zh) | 一种聚苯胺/氧化石墨烯纳米纤维复合材料及其制备方法与应用 | |
| CN114512350A (zh) | 一种具有自支撑的柔性碳材料及其制备方法和应用 | |
| CN113593926B (zh) | 一种导电高分子修饰碳纳米管基柔性自支撑储能器电极材料的制备方法 | |
| CN113889348B (zh) | 聚苯胺/连续增强型碳纳米管膜基柔性自支撑电极材料及其电化学可控聚合制备方法 | |
| CN113782346B (zh) | 一种聚3,4-乙撑二氧噻吩/钴酸镍/碳布柔性电极 | |
| CN112811537B (zh) | 一种铁-氮掺杂碳纳米管电极的制备方法及应用 | |
| CN115101352A (zh) | 一种中空叶片状/层状氢氧化物静电纺丝膜材料及其制备方法和用途 | |
| CN111768978B (zh) | 一种石墨烯和聚苯胺复合纤维电极材料的制备方法 | |
| CN112201486B (zh) | 一种聚3,4-乙撑二氧噻吩/石墨毡柔性电极材料的制备方法 | |
| CN106653386B (zh) | 炭-聚苯胺超级电容器及其制备方法 | |
| CN112563043A (zh) | 一种电容器用复合电极材料及其制备方法 | |
| CN112071656A (zh) | 一种聚吡咯基功能化碳纳米管复合电极材料的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |