【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于超级电容器，涉及一种米级纤维状超级电容器，具体为一种米级纤维状超级电容器制备方法、一种应用于制备米级纤维状超级电容器的浸涂提拉装置和化学氧化聚合装置，以及一种米级纤维状超级电容器。
技术介绍
1、一维线状超级电容器具有功率密度高、循环寿命长和充放电速度快等优点，同时还表现出更高的可编织性和灵活性，在可穿戴电子设备领域具有广泛的应用前景。
2、通常，一维线状超级电容器以金属丝(如铜丝、镍丝、不锈钢丝等)和碳材料纤维(如碳纤维、碳纳米管纤维等)等纤维状导电材料为集流体，这些集流体材料具有体积小、导电性好等优势，但往往造价昂贵，增加了线状超级电容器的制造成本，不利于大规模制造。相比之下，以棉纤维为代表的天然纤维不仅具有更好的柔性，可编织性强，并且原料易得，价格低廉。然而棉纤维作为绝缘体，其导电化处理步骤繁琐、工艺复杂、条件苛刻，难以以此为集流体实现一维线状超级电容器的大规模制备。
3、以不锈钢纤维和棉纤维混合纺得的纱线(ss/cotton)价格低廉，柔性优异，导电性好，可以大规模制备以此为集流体的一维线状超级电容器。
4、zhang等人就以ss/cotton为集流体，在0.1m的吡咯溶液和0.3m对甲苯磺酸溶液的混合溶液中，将聚吡咯(ppy)电化学聚合在了ss/cotton表面得到ss/cotton-ppy电极，将两根平行放置的ss/cotton-ppy电极组装成了并排型非对称一维线状超级电容器。[zhangc,chenz,raow,etal.ahigh-performanceall-
5、ma等人同样以ss/cotton为集流体，浸涂了聚(3，4-乙烯二氧噻吩)：聚(苯乙烯磺酸盐)溶液(poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/poly(styrenesulfonate)，pedot:pss)溶液，电化学聚合了ppy，得到ss/cotton@pedot:pss-ppy电极，将两根电极缠绕在一起得到缠绕型非对称一维线状超级电容器。
6、[may,wangq,liangx,etal.wearablesupercapacitorsbasedonconductivecottonyarns[j].journalof materialsscience,2018,53(20).]。
7、上述以ss/cotton为集流体的这两项研究制备出的超级电容器表现出了良好的电化学性能，但是受限于浸涂技术和电化学氧化聚合技术，一米以上的混纺线在浸涂时不能形成均匀的涂覆，影响正极导电性，同时，在电化学聚合时，一米以上的混纺线不能聚合均匀有效的电极材料，所以制得的超级电容器最长长度仅有6.5cm，仅能初步植入织物当中，尚不能实现大面积储能织物的制备。
8、综上所述，目前一维线状柔性超级电容器较短的长度规模难以满足可穿戴情景下的编织需求，限制了此类超级电容器的实际应用，因此，亟需一种能够制备米级纤维状超级电容器的方法及设备。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种纤维状超级电容器制备方法、装置及纤维状超级电容器，以解决上述
技术介绍
中提出的目前一维线状柔性超级电容器长度规模较短，不能满足可穿戴情景下的编织需求，限制超级电容器实际应用的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、本专利技术提供一种纤维状超级电容器制备方法，包括以下步骤：
4、将不锈钢纤维和棉纤维的混纺线用作集流体，分别为正极集流体和负极集流体；
5、利用浸涂提拉装置在正极集流体上依次浸涂正极活性材料，得到米级纤维状结构的正极；
6、利用化学氧化聚合装置在负极集流体上化学氧化聚合负极活性材料，得到米级纤维状结构的负极；
7、利用凝胶电解质包裹步骤制得的正极，利用凝胶电解质包裹步骤的负极，将包裹凝胶电解质的正极和包裹凝胶电解质的负极互相缠绕，利用凝胶电解质包裹在缠绕后的正、负极上形成米级纤维状超级电容器。
8、本专利技术提供一种浸涂提拉装置，用于上述方法步骤中在正极集流体上依次浸涂正极活性材料，得到米级纤维状结构的正极；
9、包括浸涂支架、线材固定单元、浸涂单元和驱动机构，所述线材固定单元设置在浸涂支架上，所述线材固定单元用于将正极集流体固定在浸涂支架上，所述正极活性材料设置浸涂单元内，所述浸涂单元设置在驱动机构上，所述浸涂单元的作用处与正极集流体接触，驱动机构带动浸涂单元沿浸涂支架往复运动对正极集流体进行浸涂。
10、进一步地，所述浸涂支架沿竖直方向设置，所述线材固定单元包括线材夹具和线材底部配重，所述线材夹具设置在浸涂支架的顶部，所述线材夹具对正极集流体的一端进行夹持，所述线材底部配重悬挂在正极集流体的另一端。
11、进一步地，所述浸涂单元包括浆料杯和杯托，所述杯托设置在驱动机构上，所述正极活性材料放置在浆料杯内，所述浆料杯的两端设置相应的通孔，所述正极集流体穿过浆料杯上的通孔，所述浆料杯沿正极集流体运动。
12、进一步地，所述浸涂支架顶部设置多个线材夹具，所述浸涂支架底部设置多个相应的线材底部配重，所述杯托上设置多个浆料杯，多个浆料杯的位置与线材夹具的位置相对应。
13、进一步地，所述驱动机构包括丝杠、滑台和滑台驱动电机，所述丝杠与浸涂支架平行设置，所述滑台在丝杠上滑动，所述杯托设置在滑台上；所述滑台驱动电机与丝杠电性连接。
14、本专利技术提供一种化学氧化聚合装置，用于上述方法步骤中在负极集流体上化学氧化聚合负极活性材料，得到米级纤维状结构的负极；
15、包括聚合装置底座，所述聚合装置底座设置x轴支架，y轴支架和z轴支架，所述x轴支架，y轴支架和z轴支架形成三轴运动支架；所述x轴支架上设置线材收放组件，所述线材收放组件用于固定负极集流，所述线材收放组件设置线材聚合区，所述y轴支架上设置溶液池，线材聚合区相对于溶液池作x轴，y轴和z轴方向上的运动。
16、进一步地，所述线材收放组件包括放线器和收线器，所述放线器和收线器相对设置在x轴支架的两端，所述放线器和收线器之间为线材聚合区。
17、进一步地，所述溶液池包括并列设置的去离子水区、吡咯单体溶液区和fecl溶液区。
18、本专利技术还提供一种纤维状超级电容器，根据上述的纤维状超级电容器制备方法制得，所述纤维状超级电容器的长度为米级。
19、与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术提出了一种以不锈钢/棉纤维混纺线为的正极集流体和负极集流体，制备米级超级电容器的方法及装置，制备出具有米级长度的一维线状超级电容器。
20、1、本专利技术正极和负极均为由不锈钢纤维和棉纤维制成的混纺本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种纤维状超级电容器制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.一种浸涂提拉装置，其特征在于，应用于权利要求1所述的纤维状超级电容器制备方法中的步骤(2)，包括：
3.根据权利要求2所述的浸涂提拉装置，其特征在于，所述浸涂支架(102)沿竖直方向设置，所述线材固定单元包括线材夹具(103)和线材底部配重，所述线材夹具(103)设置在浸涂支架(102)的顶部，所述线材夹具(103)对正极集流体的一端进行夹持，所述线材底部配重悬挂在正极集流体的另一端。
4.根据权利要求3所述的浸涂提拉装置，其特征在于，所述浸涂单元包括浆料杯(107)和杯托(108)，所述杯托(108)设置在驱动机构上，所述浆料杯(107)放置在杯托(108)内，所述浆料杯(107)的位置与线材夹具(103)的位置相对应，所述正极活性材料放置在浆料杯(107)内，所述浆料杯(107)的两端设置相应的通孔，所述正极集流体穿过浆料杯(107)上的通孔，所述浆料杯(107)沿正极集流体运动。
5.根据权利要求4所述的浸涂提拉装置，其特征在于，所述杯托(108)和浆料杯(10
6.根据权利要求5所述的浸涂提拉装置，其特征在于，所述驱动机构包括丝杠(105)、滑台(106)和滑台驱动电机(1010)，所述丝杠(105)与浸涂支架(102)平行设置，所述滑台(106)在丝杠(105)上滑动，所述杯托(108)设置在滑台(106)上；所述滑台驱动电机(1010)与丝杠(105)电性连接。
7.一种化学氧化聚合装置，其特征在于，应用于权利要求1所述的纤维状超级电容器制备方法中的步骤(3)，包括；
8.根据权利要求7所述的化学氧化聚合装置，其特征在于，所述线材收放组件包括放线器(203)和收线器(206)，所述放线器(203)和收线器(206)相对设置在X轴支架(202)的两端，所述放线器(203)和收线器(206)之间为线材聚合区。
9.根据权利要求8所述的化学氧化聚合装置，其特征在于，所述溶液池(209)包括并列设置的去离子水区、吡咯单体溶液区和FeCl3溶液区。
10.一种纤维状超级电容器，其特征在于，根据权利要求1所述的纤维状超级电容器制备方法制得，所述纤维状超级电容器的长度为米级。
...【技术特征摘要】
1.一种纤维状超级电容器制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.一种浸涂提拉装置，其特征在于，应用于权利要求1所述的纤维状超级电容器制备方法中的步骤(2)，包括：
3.根据权利要求2所述的浸涂提拉装置，其特征在于，所述浸涂支架(102)沿竖直方向设置，所述线材固定单元包括线材夹具(103)和线材底部配重，所述线材夹具(103)设置在浸涂支架(102)的顶部，所述线材夹具(103)对正极集流体的一端进行夹持，所述线材底部配重悬挂在正极集流体的另一端。
4.根据权利要求3所述的浸涂提拉装置，其特征在于，所述浸涂单元包括浆料杯(107)和杯托(108)，所述杯托(108)设置在驱动机构上，所述浆料杯(107)放置在杯托(108)内，所述浆料杯(107)的位置与线材夹具(103)的位置相对应，所述正极活性材料放置在浆料杯(107)内，所述浆料杯(107)的两端设置相应的通孔，所述正极集流体穿过浆料杯(107)上的通孔，所述浆料杯(107)沿正极集流体运动。
5.根据权利要求4所述的浸涂提拉装置，其特征在于，所述杯托(108)和浆料杯(107)均设置多个，所述浸涂支架(102)顶部设置多个线材夹具...
【专利技术属性】
技术研发人员：张瑞荣，蔡圣，王祥澳，郭笑宇，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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