[发明专利]一种超级电容器及其制备方法

权利要求书

1.一种超级电容器，包括：一第一电极、一第二电极、一第一集电体、一第二集电体、一隔膜、及一电解溶液，所述第一电极设置在所述第一集电体，所述第二电极设置在所述第二集电体，所述第一电极及第二电极相对且通过所述隔膜间隔设置，所述第一电极、第二电极、第一集电体、第二集电体、及隔膜均设置在所述电解溶液中，所述第一电极和第二电极由一石墨烯/导电聚合物复合材料组成，其特征在于，所述石墨烯/导电聚合物复合材料包括通过酰胺基团进行化学键连接的石墨烯和导电聚合物。

2.如权利要求1所述的超级电容器，其特征在于：所述石墨烯/导电聚合物复合材料是通过石墨烯氧化物上的酰氯基团和导电聚合物上的氨基进行反应而得到的；所述石墨烯/导电聚合物复合材料在微观上为导电聚合物被石墨烯包裹，在整体上呈现网络状结构。

3.如权利要求1所述的超级电容器，其特征在于：所述导电聚合物为含氮导电高分子聚合物，该含氮导电高分子聚合物为聚苯胺及其衍生物中的一种或几种、或聚吡咯及其衍生物中的一种或几种。

4.一种超级电容器的制备方法，包括以下步骤：

提供一石墨烯/导电聚合物复合材料作为电极原料，所述石墨烯/导电聚合物复合材料包括通过酰胺基团进行化学键连接的石墨烯和导电聚合物；

将上述石墨烯/导电聚合物复合材料和一添加剂分散至一溶剂中获得一石墨烯/导电聚合物溶胶；

去除所述石墨烯/导电聚合物溶胶中的溶剂，并制备获得石墨烯/导电聚合物薄膜分别设置在一第一集电体和一第二集电体的表面以形成第一电极和第二电极；

将该设置有第一电极的第一集电体和设置有第二电极的第二集电体间隔且相对设置在一隔膜的两侧，并装入一外壳中；

提供一电解溶液，将该电解溶液注入进上述外壳中，封装制得一超级电容器。

5.如权利要求4所述的超级电容器的制备方法，其特征在于：所述石墨烯/导电聚合物复合材料的制备包括以下步骤：

提供一石墨烯氧化物粉末；

溶解该石墨烯氧化物粉末以获得一石墨烯氧化物溶液，并对该石墨烯氧化物溶液进行功能化处理以活化该石墨烯氧化物；

提供一导电聚合物，溶解该导电聚合物以获得一导电聚合物溶液；

混合所述导电聚合物溶液与所述经过功能化处理的石墨烯氧化物溶液，使所述导电聚合物和经过功能化处理的石墨烯氧化物发生化学反应以获得一石墨烯/导电聚合物复合材料预制物溶液；

去除所述石墨烯/导电聚合物复合材料预制物溶液中的溶剂以获得石墨烯/导电聚合物复合材料。 

6.如权利要求5所述超级电容器的制备方法，其特征在于，所述石墨烯氧化物粉末通过氧化处理一石墨粉末获得，所述氧化处理该石墨粉末包括以下步骤：将所述石墨粉末均匀分散至一硫酸溶液；向所述均匀分散有石墨粉末的硫酸溶液中缓慢加入一高锰酸钾粉末以形成一混合溶液；加热该混合溶液以使该混合溶液中的石墨粉末与高锰酸钾粉末和硫酸充分反应获得石墨氧化物；进行至少一次的用水稀释过滤并溶解所述混合溶液以控制pH值在5.5～10之间，然后对上述所得混合溶液进行超声波处理得到石墨烯氧化物凝胶；从所述石墨烯氧化物凝胶中分离所述石墨烯氧化物；其特征还在于，所述石墨粉末的粒径为过300目筛。

7.如权利要求5所述超级电容器的制备方法，其特征在于，所述功能化处理所述石墨烯氧化物溶液的步骤进一步包括以下次步骤：溶解所述石墨烯氧化物粉末到一第一溶剂中；在一惰性气体保护且干燥的氛围下，向所述石墨烯氧化物溶液中混合入酰氯化试剂，并保持该混合有酰氯化试剂的石墨烯氧化物溶液在25～90摄氏度下以使石墨烯氧化物和酰氯化试剂发生反应；之后去除所述残留的酰氯化试剂。

8.如权利要求7所述的超级电容器的制备方法，其特征在于，所述第一溶剂为有机溶剂，该有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、四氢呋喃、甲苯、二氯甲烷、三氯甲烷、一氯乙烷、二氯乙烷、N-甲基吡咯烷酮、或二硫化碳。

9.如权利要求7所述的超级电容器的制备方法，其特征在于，所述酰氯化试剂为二氯亚砜、苯甲酰氯、三氯氧磷、及五氯化磷等中的一种或几种，所述酰氯化试剂与所述石墨烯氧化物的质量比为2∶1～300∶1。

10.如权利要求7所述超级电容器的制备方法，其特征在于，所述导电聚合物为含氮导电聚合物，所述含氮导电聚合物为聚苯胺、聚苯胺的衍生物、聚吡咯、或聚吡咯的衍生物；其特征还在于，所述导电聚合物与上述石墨烯氧化物的质量比可为10∶1～1∶5；其特征还在于，所述添加剂为nafion、聚偏氟乙烯、四氟乙烯、碳纳米管或其混合物，所述添加剂与所述石墨烯/导电聚合物复合材料的质量比为25∶1～200∶1，所述溶剂为水或有机溶剂。