[发明专利]一种柔性超级电容器的构建方法有效

专利信息
申请号: 201610250044.9 申请日: 2016-04-21
公开(公告)号: CN105810448B 公开(公告)日: 2018-04-13
发明(设计)人: 邵姣婧;陈祥荣;吴海龙;伍欢羽 申请(专利权)人: 贵州大学
主分类号: H01G11/84 分类号: H01G11/84;H01G11/86;H01G11/36;H01G11/56
代理公司: 北京联创佳为专利事务所(普通合伙)11362 代理人: 韩炜
地址: 550025 贵*** 国省代码: 贵州;52
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摘要:
搜索关键词: 一种 柔性 超级 电容器 构建 方法
【权利要求书】:

1.一种柔性超级电容器的构建方法,其特征在于:包括以下步骤:

(1)按氧化石墨与去离子水的质量比为0.5-2:1000向去离子水中加入氧化石墨,搅拌,直至溶液为稳定均相的氧化石墨烯水溶胶溶液,得A品;

(2)A品于60-80℃温度下,静置0.5-1h,直至氧化石墨烯水溶胶表面形成完整的氧化石墨烯薄膜,得B品;

(3)采用柔性薄膜作为基体,即柔性基体,将B品沉积在该柔性基体上,晾干,得C品;

(4)将C品中浸泡在质量分数为55-58%的碘化氢溶液中,在15-80℃下还原3-48h,再用乙醇和蒸馏水清洗,得D品;

(5)将D品放入0.5-5mM的高锰酸钾中浸泡5-48h,随后用乙醇和蒸馏水清洗,得E品,即得沉积在柔性基体上的石墨烯/锰氧化物复合薄膜;

(6)将沉积在柔性基体上的石墨烯/锰氧化物复合薄膜直接作为电极材料,并在上面划痕,将电解质涂于划痕之间,即得到基于石墨烯基薄膜的平面型柔性超级电容器;

步骤(1)中所述的氧化石墨按下述步骤进行制备:

a.将过硫酸钾和五氧化二磷按质量比为1:1混合后,在75-85℃下,按过硫酸钾:浓H2SO4为15g:80-150ml的比例加入浓H2SO4,搅拌20-30min,直至溶液清澈,得混合溶液;向混合溶液中加入石墨粉,在75-85℃水浴条件下搅拌4-5h,冷却至室温,继续向混合溶液中加入去离子水,真空抽滤法将混合溶液中的固体样品清洗并收集,在真空抽滤过程中使用去离子水清洗样品,直至滤液为中性,将抽滤清洗之后的固体样品进行干燥,得到预氧化的石墨粉末;

b.预氧化的石墨粉末加入浓H2SO4中,在0-5℃的冰水浴条件下搅拌均匀,向溶液中缓慢加入高锰酸钾粉末,然后在30-40℃的水浴下搅拌3-5h后,再在0-5℃冰水浴中继续搅拌10-20min,再缓慢加入去离子水,继续搅拌2-3h,再加入质量分数为30%的过氧化氢溶液,边加边搅拌,加完后静置12h,收集固体样品,用质量分数为4-5% 的稀盐酸溶液清洗,反复离心清洗,直到清洗液的pH值变为中性为止,再真空干燥45-50h,即得氧化石墨粉末。

2.根据权利要求1所述的柔性超级电容器的构建方法,其特征在于:步骤(1)中按氧化石墨与去离子水的质量比为1:1000向去离子水中加入氧化石墨。

3.根据权利要求1所述的柔性超级电容器的构建方法,其特征在于:步骤(2)中静置时间为0.8h。

4.根据权利要求1所述的柔性超级电容器的构建方法,其特征在于:步骤(4)中还原时间为28h。

5.根据权利要求1所述的柔性超级电容器的构建方法,其特征在于:步骤(5)为将D品放入3mM的高锰酸钾中浸泡28h,经乙醇和蒸馏水清洗,得E品,即得沉积在柔性基体上的石墨烯/锰氧化物复合薄膜。

6.根据权利要求1所述的柔性超级电容器的构建方法,其特征在于:所述电解质为由硝酸钙、二氧化硅和羧甲基纤维素组成的中性凝胶、聚乙烯醇和硫酸组成的酸性凝胶或聚乙烯醇和磷酸组成的酸性凝胶。

7.根据权利要求1所述的柔性超级电容器的构建方法,其特征在于:所述柔性薄膜为聚对苯二甲酸乙二醇酯,即PET基体或聚二甲基硅氧烷,即PDMS基体。

8.根据权利要求1所述的柔性超级电容器的构建方法,其特征在于:所述浓H2SO4的浓度为98%。

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