【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及電致變色纖維，具體涉及一種柔性電致變色超級電容器及其制備方法。
技術介紹
1、超級電容器是一種介于傳統(tǒng)電容器和充電電池之間的新型儲能裝置，具有高功率密度，長循環(huán)壽命，安全可靠以及環(huán)境友好等特點。其儲能原理主要是通過電極材料與電解質之間的快速可逆化學反應來存儲能量，超級電容的容量遠大于傳統(tǒng)電容。
2、電致變色是通過給變色材料施加一定電壓，使得電致變色材料發(fā)生氧化還原反應，從而可以實現(xiàn)材料顏色的變化。
3、通過將電致變色與超級電容器相結合，使得纖維的應用更加廣泛，可視化的電容性能，可以直觀的看到能量存儲的水平，柔韌性好的纖維，又可以將超級電容器應用于智能紡織品，可穿戴電子元件。
技術實現(xiàn)思路
1、本申請的目的在于提供一種柔性電致變色超級電容器及其制備方法，該制備方法以柔性纖維為基材，用三電極體系在導電纖維表面沉積有機(3-甲基噻吩)和無機(三氧化鎢)電致變色復合材料，使導電纖維表面形成兩層致密的電致變色材料。本專利技術得到的柔性電致變色超級電容器，具有快速的響應時間，穩(wěn)定的循環(huán)穩(wěn)定性，長期的顏色記憶性以及優(yōu)異的電容性能。
2、第一方面，本申請實施例提供了一種柔性電致變色超級電容器的制備方法，包括以下步驟：
3、s1，將纖維基材進行表面處理和親水處理，得到表面附著羥基的纖維；
4、s2，配制高氯酸鋰溶液，所述高氯酸鋰溶液的溶劑為碳酸丙烯酯溶劑；
5、s3，配制預定濃度的3-甲基噻吩溶液，并將預定量的3-
6、s4，向步驟s3配制的溶液中通入氬氣，以排除溶液中的氧氣，即得3-甲基噻吩前驅體溶液；
7、s5，配制鎢酸鈉溶液，所述鎢酸鈉溶液的溶劑為去離子水；
8、s6，向步驟s5配制的鎢酸鈉溶液中加入過氧化氫、硫酸，配制為三氧化鎢前驅體溶液；
9、s7，將經(jīng)過步驟s1處理過的纖維置于步驟s4配制的3-甲基噻吩前驅體溶液中，使用三電極體系進行恒電壓沉積45s～75s，使3-甲基噻吩均勻沉積在纖維基材表面，得到表面包裹一層電致變色層的纖維；所述恒電壓沉積過程包括如下內(nèi)容：以步驟s1得到的纖維為正極，鉑電極作為負極，以甘汞電極為參比電極；
10、s8，將步驟s7得到的表面包裹電致變色層的纖維置于步驟s6配制的三氧化鎢前驅體溶液中，使用三電極體系進行恒電壓沉積15s～45s，使三氧化鎢均勻的沉積在纖維表面；所述恒電壓沉積包括如下內(nèi)容：以步驟s7得到的纖維為正極，鉑電極作為負極，以甘汞電極為參比電極；
11、s9，將經(jīng)步驟s8處理后的纖維采用凝膠電解質進行完全包覆，干燥后即得到所述柔性電致變色超級電容器。
12、優(yōu)選的，在步驟s6中，所述三氧化鎢前驅體溶液中硫酸的濃度為0.3～0.6mol/l，過氧化氫的濃度為5～8mol/l，所述鎢酸鈉的濃度為0.1～0.5mol/l。
13、優(yōu)選的，在步驟s3中，所述3-甲基噻吩的預定濃度為0.05～0.2mol/l。
14、優(yōu)選的，所述3-甲基噻吩與所述高氯酸鋰的用量摩爾質量比為(0.5～2)：1。
15、優(yōu)選的，在步驟s7中，所述恒電壓沉積處理時的電壓為2.5～3.5v。
16、優(yōu)選的，在步驟s8中，所述恒電壓沉積處理時的電壓為-0.5～-1v。
17、優(yōu)選的，在步驟s5中，所述高氯酸鋰濃度為0.05～0.2mol/l。
18、優(yōu)選的，在步驟s9中，所述凝膠電解質的制備方法為：將高氯酸鋰溶于碳酸丙烯酯溶液中，充分攪拌，配置成濃度為10wt％的liclo4:pc溶液形成液體電解質；然后，將聚甲基丙烯酸甲酯顆粒加入到所述液體電解質溶液中，在80～90℃的水浴下、攪拌加熱12-24h；所述凝膠電解質中聚甲基丙烯酸甲酯的質量為碳酸丙烯酯的20～30wt％。
19、優(yōu)選的，在步驟s1中，所述親水處理是指以表面處理后的纖維作為正極，鉑電極作為負極，以氫氧化鉀溶液作為電解質，通電處理后得到表面附著羥基的纖維；所述電解質氫氧化鉀溶液的濃度為2～3mol/l，通電時間為5～6min，電壓為5～6v。
20、第二方面，本申請實施例提供了一種柔性電致變色超級電容器，采用前述技術方案所述的制備方法制備得到，所述柔性電致變色超級電容器包括內(nèi)部的纖維基材、附著于纖維基材表面的電致變色層以及包覆于電致變色層表面的凝膠電解質層；所述電致變色層包括一層有機電致變色層和一層無機電致變色層。
21、本專利技術的有益效果是：
22、1.本專利技術提供的柔性電致變色超級電容器的制備方法，將導電纖維基材表面處理和親水處理，使纖維表面干凈且附著羥基；將處理好的纖維依次置于配制的3-甲基噻吩前驅體溶液、三氧化鎢前驅體溶液中，使用三電極體系，對纖維進行電化學處理，在纖維表面沉積一層致密的電致變色層，最后采用凝膠電解質將纖維完全包覆，即得到柔性電致變色超級電容器。
23、2.本專利技術提供的柔性電致變色超級電容器以柔性導電纖維作為基材，以三電極體系在基材表面電化學沉積電致變色材料，使柔性導電纖維表面形成致密的電致變色層，然后采用凝膠電解質完全包覆電致變色層，自然固化后得到電致變色纖維；制備的電致變色纖維具有良好的柔性、穩(wěn)定的變色性能、優(yōu)異的顏色記憶性能以及優(yōu)異的電容性能，在智能可穿戴材料領域具有良好的應用前景。
24、3.本專利技術制備的柔性電致變色超級電容器，能夠在不同電壓下呈現(xiàn)不同的顏色變化，也可以在不同存儲的能量水平呈現(xiàn)出不同的顏色。
25、上述說明僅是本申請技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本申請的技術手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本申請的上述和其它目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉本申請的具體實施方式。
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1.一種柔性電致變色超級電容器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權利要求1所述的柔性電致變色超級電容器的制備方法，其特征在于：在步驟S6中，所述三氧化鎢前驅體溶液中硫酸的濃度為0.3～0.6mol/L，過氧化氫的濃度為5～8mol/L，所述鎢酸鈉的濃度為0.1～0.5mol/L。
3.根據(jù)權利要求1所述的柔性電致變色超級電容器的制備方法，其特征在于：在步驟S3中，所述3-甲基噻吩的預定濃度為0.05～0.2mol/L。
4.根據(jù)權利要求1所述的柔性電致變色超級電容器的制備方法，其特征在于：所述3-甲基噻吩與所述高氯酸鋰的用量摩爾質量比為(0.5～2)：1。
5.根據(jù)權利要求1所述的柔性電致變色超級電容器的制備方法，其特征在于：在步驟S7中，所述恒電壓沉積處理時的電壓為2.5～3.5V。
6.根據(jù)權利要求1所述的柔性電致變色超級電容器的制備方法，其特征在于，在步驟S8中，所述恒電壓沉積處理時的電壓為-0.5～-1V。
7.根據(jù)權利要求1所述的柔性電致變色超級電容器的制備方法，其特征在于：在步驟S5
8.根據(jù)權利要求1所述的柔性電致變色超級電容器的制備方法，其特征在于：在步驟S9中，所述凝膠電解質的制備方法為：將高氯酸鋰溶于碳酸丙烯酯溶液中，充分攪拌，配置成濃度為10wt％的LiClO4:PC溶液形成液體電解質；然后，將聚甲基丙烯酸甲酯顆粒加入到所述液體電解質溶液中，在80～90℃的水浴下、攪拌加熱12-24h；所述凝膠電解質中聚甲基丙烯酸甲酯的質量為碳酸丙烯酯的20～30wt％。
9.根據(jù)權利要求1所述的柔性電致變色超級電容器的制備方法，其特征在于：在步驟S1中，所述親水處理是指以表面處理后的纖維作為正極，鉑電極作為負極，以氫氧化鉀溶液作為電解質，通電處理后得到表面附著羥基的纖維；所述電解質氫氧化鉀溶液的濃度為2～3mol/L，通電時間為5～6min，電壓為5～6V。
10.一種柔性電致變色超級電容器，其特征在于，采用權利要求1～9中任一項權利要求所述的制備方法制備得到，所述柔性電致變色超級電容器包括內(nèi)部的纖維基材、附著于纖維基材表面的電致變色層以及包覆于電致變色層表面的凝膠電解質層；所述電致變色層包括一層有機電致變色層和一層無機電致變色層。
...【技術特征摘要】
1.一種柔性電致變色超級電容器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權利要求1所述的柔性電致變色超級電容器的制備方法，其特征在于：在步驟s6中，所述三氧化鎢前驅體溶液中硫酸的濃度為0.3～0.6mol/l，過氧化氫的濃度為5～8mol/l，所述鎢酸鈉的濃度為0.1～0.5mol/l。
3.根據(jù)權利要求1所述的柔性電致變色超級電容器的制備方法，其特征在于：在步驟s3中，所述3-甲基噻吩的預定濃度為0.05～0.2mol/l。
4.根據(jù)權利要求1所述的柔性電致變色超級電容器的制備方法，其特征在于：所述3-甲基噻吩與所述高氯酸鋰的用量摩爾質量比為(0.5～2)：1。
5.根據(jù)權利要求1所述的柔性電致變色超級電容器的制備方法，其特征在于：在步驟s7中，所述恒電壓沉積處理時的電壓為2.5～3.5v。
6.根據(jù)權利要求1所述的柔性電致變色超級電容器的制備方法，其特征在于，在步驟s8中，所述恒電壓沉積處理時的電壓為-0.5～-1v。
7.根據(jù)權利要求1所述的柔性電致變色超級電容器的制備方法，其特征在于：在步驟s5中，所述高氯酸鋰濃度為0.0...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：王躍丹，王棟，林云，李夢杰，李沐芳，李長慧，
申請(專利權)人：武漢紡織大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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