本發(fā)明涉及一種電容器,尤其是涉及一種纖維狀超級(jí)電容器及其制備方法。技術(shù)背景可穿著電子是將紡織技術(shù)、電子技術(shù)相結(jié)合而開發(fā)出的一類新型電子產(chǎn)品,以其輕薄、柔性、可彎曲拉伸的特點(diǎn)在智能服裝、可穿著顯示器、新型便攜式電源、嵌入式健康監(jiān)測(cè)與護(hù)理等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。其中,纖維超級(jí)電容器由于其優(yōu)良的性能和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)近年來引起了人們極大的興趣。美國(guó)佐治亞理工學(xué)院王中林教授課題組在柔性的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)纖維和Kevlar纖維表面生長(zhǎng)了氧化鋅納米線,然后在其表面濺射金導(dǎo)電層、沉積MnO2形成纖維電極,將這種纖維電極分別作為超級(jí)電容器的兩電極,用1MKNO3和PVA/H3PO4做電解質(zhì)各層,從而構(gòu)成了纖維超級(jí)電容器。用1uA電流做充放電測(cè)試,其單位電容為0.21mF/cm2。北京大學(xué)鄒德春教授課題組設(shè)計(jì)出了一種由三根纖維構(gòu)成的新型柔性纖維超級(jí)電容器。將普通鋼筆墨水作為活性材料沉積在塑料纖維表面,構(gòu)成超級(jí)電容器的兩個(gè)電極。一種絕緣的漆包線(直徑=0.080毫米)以約200um間距卷繞到一個(gè)墨水電極上上作為螺旋間隔線。以1MNa2SO4為電解液,在掃描速度為1.0V/s時(shí)比電容達(dá)到9.5mF/cm2。這些突破性的研究成果給輕薄、高效的可穿著儲(chǔ)能器件的研究和發(fā)展帶來了希望,也大大提高了人們對(duì)可穿著儲(chǔ)能器件的研究興趣。但這類無機(jī)纖維狀超級(jí)電容器運(yùn)用到健康監(jiān)測(cè)與護(hù)理等領(lǐng)域有一定的毒性,而且對(duì)環(huán)境有一定的污染。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:針對(duì)上述存在問題,本發(fā)明的目的是提供采用導(dǎo)電高分子做活性物的一種纖維狀超級(jí)電容器及其制備方法,為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明的技術(shù)解決方案為:一種纖維狀超級(jí)電容器,所述的超級(jí)電容器的皮電極以非導(dǎo)電的織物為基材,芯電極以非導(dǎo)電織物纖維為基材,基材的表面聚合沉積導(dǎo)電高分子,電解質(zhì)層包覆在芯電極表面,皮電極包覆電解質(zhì)層外表面,由聚合物膜封裝形成整體。所述的織物是棉織物或毛織物或絲織物或麻織物或滌綸織物或腈綸織物或錦綸織物其中的一種。所述的織物纖維是棉纖維或毛纖維或麻纖維或滌綸纖維或腈綸纖維或錦綸纖維或氨綸纖維其中的一種。所述的導(dǎo)電高分子是聚吡咯或聚苯胺或聚噻吩其中的一種。一種纖維狀超級(jí)電容器的制備方法,包括對(duì)織物和織物纖維采用原位聚合得到皮電極和芯電極,所述制備方法按以下步驟進(jìn)行:a將經(jīng)原位聚合得到的皮電極和芯電極浸泡在電解質(zhì)溶液中10min。b將經(jīng)a步驟處理的芯電極用電解質(zhì)層緊密包覆,再將皮電極緊密包覆在電解質(zhì)層外表面形成纖維狀超級(jí)電容器。c將經(jīng)b步驟處理得到的纖維狀超級(jí)電容器用聚合物膜封裝形成整體。其中,所述電解質(zhì)溶液是氯化鈉溶液或溶膠電解質(zhì)其中的一種。所述的電解質(zhì)層為浸漬有氯化鈉溶液的無紡布或凝膠電解質(zhì)其中的一種。由于采用以上技術(shù)方案,本發(fā)明采用以非導(dǎo)電的織物和非導(dǎo)電織物纖維為基材,再聚合沉積導(dǎo)電高分子獲得纖維狀超級(jí)電容器的皮電極和芯電極,采用的織物和織物纖維質(zhì)輕,柔性好,采用的導(dǎo)電高分子具有共軛鏈氧化、對(duì)應(yīng)陰離子摻雜結(jié)構(gòu),獲得的皮電極和芯電極導(dǎo)電性好,組裝完整的纖維狀超級(jí)電容器不僅質(zhì)輕,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,具有極好的柔性,充電速率快,循環(huán)穩(wěn)定性好,而且比容量高,生物相容性好,安全性高,無污染,可以運(yùn)用到嵌入式健康監(jiān)測(cè)與護(hù)理等領(lǐng)域。附圖說明附圖1為本發(fā)明的纖維狀超級(jí)電容器的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖2為附圖1的側(cè)視圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的一種制備纖維狀聚合物超級(jí)電容器的方法作進(jìn)一步詳細(xì)描述,見附圖。一種纖維狀超級(jí)電容器,包括電容器的皮電極,芯電極和電解質(zhì)層,所述的超級(jí)電容器的皮電極1以非導(dǎo)電的織物為基材,芯電極3以非導(dǎo)電織物纖維為基材,基材的表面聚合沉積導(dǎo)電高分子,電解質(zhì)層2包覆在芯電極3表面,皮電極1包覆電解質(zhì)層2外表面,由聚合物膜封裝形成整體。所述的織物是棉織物或毛織物或絲織物或麻織物或滌綸織物或腈綸織物或錦綸織物其中的一種。所述的織物纖維是棉纖維或毛纖維或麻纖維或滌綸纖維或腈綸纖維或錦綸纖維或氨綸纖維其中的一種。所述的導(dǎo)電高分子是聚吡咯或聚苯胺或聚噻吩其中的一種。一種纖維狀超級(jí)電容器的制備方法,所述制備方法按以下步驟進(jìn)行:a將洗凈的織物和織物纖維浸泡于0.2mol/L∽1.0mol/L聚合物單體,0.01mol/L∽1.0mol/L摻雜劑和0.0001mol/L∽0.001mol/L表面活性劑的混合體系中,并在磁力攪拌器上進(jìn)行攪拌1h,再向其中緩慢滴加將0.1mol/L∽0.5mol/L的氧化引發(fā)溶液,滴完后,繼續(xù)攪拌2h∽4h,反應(yīng)完后,用無水乙醇和蒸餾水洗凈,再在50℃條件下干燥,獲得纖維狀超級(jí)電容器的皮電極。b將經(jīng)原位聚合得到的皮電極1和芯電極3浸泡在電解質(zhì)溶液中10min。c將經(jīng)a步驟處理的芯電極3用電解質(zhì)層2緊密包覆,再將皮電極1緊密包覆在電解質(zhì)層2外表面形成纖維狀超級(jí)電容器。d將經(jīng)b步驟處理得到的纖維狀超級(jí)電容器用聚合物膜封裝形成整體。其中,所述電解質(zhì)溶液是氯化鈉溶液或溶膠電解質(zhì)其中的一種。所述的電解質(zhì)層為浸漬有氯化鈉溶液的無紡布或凝膠電解質(zhì)其中的一種。具體實(shí)施例實(shí)施例一按上述制備方法,取洗凈的氨綸纖維和棉織物,在室溫條件下,將三氯化鐵和去離子水配成100mL0.5mol/L的氧化引發(fā)溶液,將蒸餾得到的吡咯單體與摻雜劑十二烷基苯磺酸鈉,表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨、去離子水配成100mL單體混合溶液,其中,吡咯單體的濃度為1.0mol/L,摻雜劑濃度為0.5mol/L,表面活性劑濃度為0.0001mol/L;將處理后的氨綸纖維和棉布浸泡于單體混合溶液,并在磁力攪拌器上進(jìn)行攪拌,同時(shí)向燒杯中緩慢滴加氧化引發(fā)溶液,吡咯單體與氧化引發(fā)體系發(fā)生原位聚合,滴完后,繼續(xù)在磁力攪拌機(jī)上攪拌2h,生成導(dǎo)電聚吡咯,聚吡咯沉積在氨綸纖維和棉布上,形成復(fù)合導(dǎo)電纖維和導(dǎo)電織物,將反應(yīng)得到的復(fù)合導(dǎo)電纖維和導(dǎo)電織物分別用無水乙醇和蒸餾水洗凈至溶液沒有泡沫和固體顆粒脫落,再在50℃條件下干燥1h。將濾紙浸泡在2mol/L的氯化鈉溶液中1h,取出晾至沒有自由水滴下,并緊密包覆在芯電極上,再將皮電極緊密包覆在電解質(zhì)層外表面,組裝成纖維狀超級(jí)電容器,并用聚合物膜封裝。實(shí)施例二按上述制備方法,取洗凈的棉纖維和麻織物,在室溫條件下,將過硫酸銨和去離子水配成100mL1.0mol/L的氧化引發(fā)溶液,將蒸餾得到的苯胺單體、摻雜劑甲苯磺酸,表面活性劑十二烷基二甲基芐基氯化銨和去離子水配成100mL單體混合溶液,其中,苯胺單體的濃度為1.0mol/L,摻雜劑濃度為1.0mol/L,表面活性劑濃度為0.001mol/L;將處理后棉纖維和麻織物浸泡在單體混合溶液,在磁力攪拌器上進(jìn)行攪拌,同時(shí)向燒杯中緩慢滴加氧化引發(fā)溶液,苯胺單體與氧化引發(fā)體系發(fā)生原位聚合,滴完后,繼續(xù)在磁力攪拌機(jī)上攪拌4h,生成導(dǎo)電聚苯胺,聚苯胺沉積在棉纖維和麻織物上,形成復(fù)合導(dǎo)電纖維和導(dǎo)電織物,將反應(yīng)得到的復(fù)合導(dǎo)電纖維和導(dǎo)電織物分別用無水乙醇和蒸餾水洗凈至溶液沒有泡沫和固體顆粒脫落,再在50℃條件下干燥1h。將濾紙浸泡在1mol/L的氯化鈉溶液中1h,取出晾至沒有自由水滴下,并緊密包覆在芯電極上,再將皮電極緊密包覆在電解質(zhì)層外表面,組裝成纖維狀超級(jí)電容器,并用聚合物膜封裝。實(shí)施例三按上述制備方法,取洗凈的麻纖維和滌綸織物,在室溫條件下,將三氯化鐵和去離子水配成100mL1.0mol/L氧化引發(fā)體系溶液,將蒸餾得到的噻吩單體、摻雜劑烷基萘磺酸鈉,表面活性劑十二烷基二甲基芐基溴化銨和去離子水配成100mL單體體系溶液,其中,噻吩單體的濃度為1.0mol/L,摻雜劑濃度為0.5mol/L,表面活性劑濃度為0.001mol/L;將處理后的麻纖維和滌綸織物浸泡單體混合溶液中,在磁力攪拌器上進(jìn)行攪拌,同時(shí)向燒杯中緩慢滴加氧化引發(fā)溶液,噻吩單體與氧化引發(fā)體系發(fā)生原位聚合,滴完后,繼續(xù)在磁力攪拌機(jī)上攪拌3h,生成導(dǎo)電聚噻吩,聚噻吩沉積在麻纖維和滌綸織物上,形成復(fù)合導(dǎo)電纖維和導(dǎo)電織物,將反應(yīng)得到的復(fù)合導(dǎo)電纖維和導(dǎo)電織物分別用無水乙醇和蒸餾水洗凈至溶液沒有泡沫和固體顆粒脫落,再在50℃條件下干燥1h。稱取6g濃硫酸和6g聚合物置于60ml水中,在85℃水浴中劇烈攪拌至體系變澄清,然后靜止得到H2SO4-PVA凝膠電解質(zhì),并緊密包覆在芯電極上,再將皮電極緊密包覆在電解質(zhì)層外表面,組裝成纖維狀超級(jí)電容器,并用聚合物膜封裝。實(shí)施例四按上述制備方法,取洗凈的絲纖維和毛織物,在室溫條件下,將三氯化鐵和去離子水配成100mL0.5mol/L的氧化引發(fā)溶液,將蒸餾得到的吡咯單體、摻雜劑樟腦磺酸,表面活性劑十二烷基二甲基芐基氯化銨和去離子水配成100mL單體混合溶液,其中,吡咯單體的濃度為1.0mol/L,摻雜劑濃度為0.5mol/L,表面活性劑濃度為0.001mol/L;將處理后的絲纖維和毛織物浸泡于單體混合溶液,并在磁力攪拌器上進(jìn)行攪拌,同時(shí)向燒杯中緩慢滴加氧化引發(fā)溶液,吡咯單體與氧化引發(fā)體系發(fā)生原位聚合,滴完后,繼續(xù)在磁力攪拌機(jī)上攪拌2h,生成導(dǎo)電聚吡咯,聚吡咯沉積在絲纖維和毛織物上,形成復(fù)合導(dǎo)電纖維和導(dǎo)電織物,將反應(yīng)得到的復(fù)合導(dǎo)電纖維和導(dǎo)電織物分別用無水乙醇和蒸餾水洗凈至溶液沒有泡沫和固體顆粒脫落,再在50℃條件下干燥1h。稱取6g濃磷酸和5g聚乙烯醇置于60ml水中,在85℃水浴中劇烈攪拌至體系變澄清,然后靜止得到H3PO4-PVA凝膠電解質(zhì),并緊密包覆在芯電極上,再將皮電極緊密包覆在電解質(zhì)層外表面,組裝成纖維狀超級(jí)電容器,并用聚合物膜封裝。實(shí)施例五按上述制備方法,取洗凈的毛纖維和絲織物,在室溫條件下,將三氯化鐵和去離子水配成100mL0.5mol/L的氧化引發(fā)溶液,將蒸餾得到的吡咯單體、摻雜劑烷基萘磺酸鈉,表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨和去離子水配成100mL單體混合溶液,其中,吡咯單體的濃度為1.0mol/L,摻雜劑濃度為0.5mol/L,表面活性劑濃度為0.001mol/L;將處理后的毛纖維和絲織物浸泡于單體混合溶液,并在磁力攪拌器上進(jìn)行攪拌,同時(shí)向燒杯中緩慢滴加氧化引發(fā)溶液,吡咯單體與氧化引發(fā)體系發(fā)生原位聚合,滴完后,繼續(xù)在磁力攪拌機(jī)上攪拌2h,生成導(dǎo)電聚吡咯,聚吡咯沉積在毛纖維和絲織物上,形成復(fù)合導(dǎo)電纖維和導(dǎo)電織物,將反應(yīng)得到的導(dǎo)電纖維和導(dǎo)電織物分別用無水乙醇和蒸餾水洗凈至溶液沒有泡沫和黑色固體顆粒脫落,再在50℃條件下干燥1h。稱取6g硫酸和6g聚氧乙烯置于60ml水中,在85℃水浴中劇烈攪拌至體系變澄清,然后靜止得到H2SO4-PEO凝膠電解質(zhì),并緊密包覆在芯電極上,再將皮電極緊密包覆在電解質(zhì)層外表面,組裝成纖維狀超級(jí)電容器,并用聚合物膜封裝。實(shí)施例六按上述制備方法,取洗凈的錦綸纖維和腈綸織物,在室溫條件下,將三氯化鐵和去離子水配成100mL0.5mol/L的氧化引發(fā)溶液,將蒸餾得到的吡咯單體、摻雜劑烷基萘磺酸鈉,表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨和去離子水配成100mL單體混合溶液,其中,吡咯單體的濃度為1.0mol/L,摻雜劑濃度為0.5mol/L,表面活性劑濃度為0.001mol/L;將處理后的錦綸纖維和腈綸織物浸泡于單體混合溶液,并在磁力攪拌器上進(jìn)行攪拌,同時(shí)向燒杯中緩慢滴加氧化引發(fā)溶液,吡咯單體與氧化引發(fā)體系發(fā)生原位聚合,滴完后,繼續(xù)在磁力攪拌機(jī)上攪拌2h,生成導(dǎo)電聚吡咯,聚吡咯沉積在錦綸纖維和腈綸織物上,形成復(fù)合導(dǎo)電纖維和導(dǎo)電織物,將反應(yīng)得到的復(fù)合導(dǎo)電纖維和導(dǎo)電織物分別用無水乙醇和蒸餾水洗凈至溶液沒有泡沫和黑色固體顆粒脫落,再在50℃條件下干燥1h。稱取6g硫酸和6g聚乙烯醇置于60ml水中,在85℃水浴中劇烈攪拌至體系變澄清,然后靜止得到H2SO4-PVA凝膠電解質(zhì),并緊密包覆在芯電極上,再將皮電極緊密包覆在電解質(zhì)層外表面,組裝成纖維狀超級(jí)電容器,用聚合物膜封裝。實(shí)施例七按上述制備方法,取洗凈的腈綸纖維和錦綸織物,在室溫條件下,將過硫酸銨和去離子水配成100mL1.0mol/L的氧化引發(fā)溶液,將蒸餾得到的苯胺單體、摻雜劑樟腦磺酸,表面活性劑十二烷基二甲基芐基氯化銨和去離子水配成100mL單體混合溶液,其中,苯胺單體的濃度為1.0mol/L,摻雜劑濃度為1.0mol/L,表面活性劑濃度為0.001mol/L;將處理后的腈綸纖維和錦綸織物浸泡在單體混合溶液,在磁力攪拌器上進(jìn)行攪拌,同時(shí)向燒杯中緩慢滴加氧化引發(fā)溶液,苯胺單體與氧化引發(fā)體系發(fā)生原位聚合,滴完后,繼續(xù)在磁力攪拌機(jī)上攪拌4h,生成導(dǎo)電聚苯胺,聚苯胺沉積在腈綸纖維和錦綸織物上,形成復(fù)合導(dǎo)電纖維和導(dǎo)電織物,將反應(yīng)得到的復(fù)合導(dǎo)電纖維和導(dǎo)電織物分別用無水乙醇和蒸餾水洗凈至溶液沒有泡沫和黑色固體顆粒脫落,再在50℃條件下干燥1h。稱取6g濃磷酸和6g聚氧乙烯置于60ml水中,在85℃水浴中劇烈攪拌至體系變澄清,然后靜止得到H3PO4-PEO凝膠電解質(zhì),并緊密包覆在芯電極上,再將皮電極緊密包覆在電解質(zhì)層外表面,組裝成纖維狀超級(jí)電容器,并用聚合物膜封裝。