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氧化钼/钼芯鞘结构复合丝储能电极材料及纤维状的超级电容器的制备方法


技术摘要:
本发明提出一种氧化钼/钼芯鞘结构复合丝储能电极材料及纤维状的超级电容器的制备方法,通过在钼丝表面原位生成一层活性的氧化钼层,形成氧化钼/钼芯鞘结构复合丝,以此氧化钼/钼芯鞘结构复合丝作为电极的超级电容器的比电容大于300mF/cm2,储能性能好,具有广范的应用  全部
背景技术:
随着智能手表和智能手环等可穿戴电子产品逐渐在日常生活中普及,各类可穿戴 电子设备也雨后春笋般的涌现。如果给这类设备提供足够的电源成为制约柔性便携或可穿 戴智能器件发展的一个关键因素。 超级电容器具有充放电速度快、功率密度高和循环寿命长等优点,与普通的二维 平面状的超级电容器相比,一维纤维状超级电容器不但体积更小,而且机械灵活性更高,可 以很容易地组装成各种结构进行设计革新,在柔性器件和可编制可穿戴器件领域具有广泛 的应用前景。 目前用于纤维状超级电容器的电极通常由碳纤维、碳纳米管纤维、石墨烯纤维。碳 纤维比表面积小活性低,而碳纳米管纤维和石墨烯纤维制备工艺复杂、表面修饰困难。并且 目前纤维状超级电容器的比电容、能量密度和功率密度都有待进一步提高。例如纯碳纳米 管纤维或者石墨烯纤维的超级电容器的比电容才2.3mF/cm2。开发物美价廉、性能优异的电 极对纤维状超级电容器越来越重要。 金属氧化物等活性物质由于其具有较高的赝电容,通常也被广泛的用于超级电容 器领域,但在金属丝或碳丝等表面修饰金属氧化物等活性物质,则存在着活性物质易脱落、 金属丝易被腐蚀等缺点。
技术实现要素:
本发明的目的在于提出一种储能性能优,工艺简单,并且机械强度高的氧化钼/钼 芯鞘结构复合丝储能电极材料及纤维状的超级电容器的制备方法。 为达到上述目的,本发明提出一种氧化钼/钼芯鞘结构复合丝储能电极材料,通过 在钼丝表面原位生成一层活性的氧化钼层,形成氧化钼/钼芯鞘结构复合丝。 优选的,以草酸和氟化氨的水溶液为电解液,将所述钼丝固定在阳极上,以铂为阴 极,使得阳极氧化1-50小时从而在所述钼丝表面原位生成一层活性的氧化钼层。 本发明还提出一种纤维状的超级电容器的制备方法,包括以下步骤: 步骤1:取一截钼丝,分别用丙酮、洗涤液、清水进行清洗; 步骤2:以草酸和氟化氨的水溶液为电解液,将钼丝固定在阳极上,以铂为对电极, 通电后,阳极氧化1-50小时,形成氧化钼/钼芯鞘结构复合丝电极; 步骤3:将所述氧化钼/钼芯鞘结构复合丝电极分别用水和乙醇清洗干净,并且烘 干; 步骤4:以1M的硫酸或磷酸/PVA为固态电解质,分别涂抹在所述氧化钼/  钼芯鞘结 3 CN 111599608 A 说 明 书 2/3 页 构复合丝电极上,并晾干; 步骤5:将两个所述氧化钼/钼芯鞘结构复合丝电极平行组装在一起形成所述纤维 状的超级电容器。 优选的,所述钼丝的直径在20微米到3000微米之间。 优选的,所述的草酸和氟化氨的水溶液中,草酸的浓度范围为0.1-0.5mol/L。 优选的,所述的草酸和氟化氨的水溶液中,所述的草酸为二水合草酸  (C2H2O4· 2H2O)。 优选的,所述的草酸和氟化氨的水溶液中,氟化氨的浓度范围为0.01-0.2mol/L。 优选的,所述的阳极氧化的电压范围1-20V,电流范围0.01-30A。 与现有技术相比,本发明的优势之处在于: 1、通过在钼丝表面原位生成一层活性的氧化钼层,形成氧化钼/钼芯鞘结构复合 丝,以此氧化钼/钼芯鞘结构复合丝作为电极的超级电容器的比电容大于300  mF/cm2,储能 性能好,具有广范的应用前景。 2、本发明的钼芯表面阳极氧化均匀,不易脱落,机械强度高。 3、使用氧化钼/钼芯鞘结构复合丝制备的纤维状的超级电容器工艺简单,并且价 格低廉。 4、操作人员可以通过控制氧化反应的时间,进一步调整钼芯表面氧化层的厚度, 进而调控纤维状超级电容器的性能,得到性能可控的储能电极。 附图说明 图1为本发明中氧化钼/钼芯鞘结构复合丝结构示意图及制备过程示意图。 图2为本发明实例制得的氧化钼/钼芯鞘结构复合丝的SEM和TEM照片。 图3为本发明实例制得的氧化钼/钼芯鞘结构复合丝的XPS谱图
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