[发明专利]石墨烯超级电容器

说明书

本发明公开了一种氧化铝负载型石墨烯的制备方法，并提供了一种使用所述氧化铝负载型石墨烯为电极活性材料的石墨烯超级电容器，包括：金属壳体，其具有一开口端和一封闭端，所述封闭端开设有多个凹槽，所述封闭端向外延伸设置有极柱；多个电极体，其分别容置在所述金属壳体的容纳腔内，相邻两个电极体分别作为正极电极体和负极电极体，每个电极体包括集电极以及涂覆在所述集电极表面上的胶粘剂和氧化铝负载型石墨烯，所述胶粘剂和所述氧化铝负载型石墨烯的质量百分比分别为1％～5％和95％～99％，且胶粘剂和氧化铝负载型石墨烯的涂覆厚度为5～50μm。本发明提供的石墨烯超级电容器具有可逆容量大、制造成本低且工艺简单的优点。

技术领域

本发明涉及一种石墨烯超级电容器。更具体地说，本发明涉及一种石墨烯超级电容器。

背景技术

超级电容器作为储能元件，其性能介于电化学电池和传统电容之间。具有充放电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点，其根据机理分为双层电容器、赝电容器和混合电容器。

石墨烯独特的二维结构和出色的物理特性，使其在超级电容器中的应用具有极大地潜力。与传统德尔多孔碳材料相比，石墨烯具有非常高的导电性，大的比表面积及大量的层间构造，从而成为双电层电容器较有前景的电极材料的选择。但是石墨烯在制备过程中容易发生堆叠，影响石墨烯材料在电解质中的分散性和表面可浸润性，降低了石墨烯材料的有效比表面积和电导率。因此，避免石墨烯堆叠是制备高能量密度和高功率密度石墨烯超级电容器的技术难题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明设计开发了一种石墨烯超级电容器，该石墨烯超级电容器在100mA/g的充放电电流密度下，首次可逆容量为1600mAh/g，且经过30次循环后，可逆容量仍可达1500mAh/g。

本发明还有一个目的是提供的石墨烯超级电容器能够解决极板和壳体焊接工艺复杂的问题，以及解决因焊接位置不准确而影响石墨烯超级电容器的性能的问题。

为了达到上述目的，本发明提供了一种氧化铝负载型石墨烯的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、采用Hummers法制备氧化石墨烯粉末，将所述氧化石墨烯粉末在H₂气氛下以及一定的温度下还原制备石墨烯；

步骤二、将硝酸铝溶解在一定质量的水中，得硝酸铝溶液，按照所述石墨烯和所述硝酸铝的质量比为100：0.1～10的比例关系，向所述硝酸铝溶液中加入所述石墨烯，并调节pH值至7.5，搅拌均匀后置于高压反应釜中进行水热反应，所述水热反应的反应温度为180～200℃，反应时间为4～10h；

步骤三、对高压反应釜中的产物进行过滤洗涤及烘干，得到氧化铝负载型石墨烯。

使用上述制备的氧化铝负载型石墨烯为电极活性材料，本发明提供了一种石墨烯超级电容器，包括：

金属壳体，其具有一开口端和一封闭端，所述封闭端开设有多个凹槽，所述封闭端向外延伸设置有极柱；

多个电极体，其分别容置在所述金属壳体的容纳腔内，所述多个电极体依次排列，并且相邻两个电极体分别作为正极电极体和负极电极体，每个电极体包括集电极以及涂覆在所述集电极表面上的胶粘剂和氧化铝负载型石墨烯，所述胶粘剂和所述氧化铝负载型石墨烯的质量百分比分别为1％～5％和95％～99％，且所述胶粘剂和所述氧化铝负载型石墨烯在所述集电极表面的涂覆厚度为5～50μm，其中，所述胶粘剂为热固性环氧树脂胶粘剂；

电解液，其填充在所述金属壳体的容纳腔内，所述电解液中的电解质为四氟硼酸四乙基铵。