一種柔性全固態超級電容器電極的制備方法與流程

文檔序號：12274542閱讀：508來源：國知局

本發明屬于超級電容器技術及新材料合成領域，具體涉及一種柔性全固態超級電容器電極的制備方法。

背景技術：

可彎曲、環境友好、廉價和安全的能量存儲設備吸引了人們對柔性電子設備應用濃厚的興趣。近年來，新型電極材料受到極大地關注，主要使用碳納米管或石墨烯等可彎曲電極應用于柔性超級電容器。迄今為止，大多數柔性超級電容器使用液態電解質，液態電解質通常對環境不友好，且需要配套電解液的封裝材料和電容器的包裝材料。這些封裝材料和包裝材料增加了超級電容器的重量和體積，其不適合應用于輕便的、薄的設備。另外，含有電解液的電容器的各部件間不能完整的構成一體，降低了超級電容器的電化學性能和穩定性。因此，發展柔性全固態超級電容器電極是特別適用與可彎曲、可穿戴和小型化的電子設備。

發展柔性全固態超級電容器電極需重點從以下幾個方面考慮：（1）高性能電極材料的設計；（2）強化電極與電解質間的界面；（3）提高可彎曲性；（4）簡化結構。

石墨烯，作為碳材料，已被廣泛用于能量轉換、儲能設備如燃料電池、超級電容器和鋰離子電池的電極。石墨烯材料由于其獨特的物理性能和化學性能，已取代傳統的碳材料應用于超級電容器上。石墨烯及各種形貌的石墨烯衍生物被認為是很有潛力的超級電容器電極材料。現有技術中有人制備了三維、硼、氮共摻雜的高效石墨烯材料作為超級電容器電極材料。近來，還有人采用活性的石墨烯電極和離子液體制備了高性能超級電容器。

在碳紙上負載石墨烯（多孔石墨烯/碳紙），其作為可彎曲的、無粘結劑的電極能夠應用于高效、柔性的全固態超級電容器電極。多孔石墨烯/碳紙電極中的多孔結構能顯著增大石墨烯的表面積，進而增大其比電容。微孔結構的碳紙作為電極載體能增強電極與電解質間的結合力，有利于在電極中的離子擴散和電子傳輸。碳紙優異的機械穩定性和可彎曲性使得全固態超級電容器電極具有很好的柔性性質。

技術實現要素：

本發明的目的是針對上述現狀，旨在提供一種柔性全固態超級電容器電極的制備方法，使制得的電極表現出高的比電容、能量密度和功率密度，以及良好的循環穩定性。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種柔性全固態超級電容器電極的制備方法，包括如下步驟

a）、配置氧化石墨烯水溶液；

b）、將兩片碳紙分別作為正電極材料和負電極材料，垂直置于含有氧化石墨烯水溶液的燒杯中；

c）、給電極兩側提供電壓，持續一段時間后將電極在常溫下烘干；

d）、將電極置于氫氣中加熱一段時間即得到柔性全固態超級電容器電極。

所述的一種柔性全固態超級電容器電極的制備方法，其特征在于，所述的氧化石墨烯水溶液濃度為0.2—0.9mg/mL。

所述的一種柔性全固態超級電容器電極的制備方法，其兩片碳紙之間的距離為3—30mm。

所述的一種柔性全固態超級電容器電極的制備方法，其步驟c）的電壓為1—10V、持續時間為5—24h。

所述的一種柔性全固態超級電容器電極的制備方法，其步驟d）加熱溫度為250—500℃、加熱時間為0.5—6h。

本發明的有益效果是：本發明方法工藝簡單、易于實現，而且成本適中，依照本方法制備出的柔性全固態超級電容器電極，表現出高的比電容、能量密度和功率密度，以及良好的循環穩定性。