[发明专利]一种同一基底上任意形状堆叠型超级电容器及其制备方法

权利要求书

1.在同一基底上任意形状堆叠型超级电容器，其特征在于该电容器为在一基底上，依次集成第一层电极薄膜/第二层隔膜/第三层电极薄膜/固体电解液的任意形状堆叠型超级电容器；

所述第一层电极薄膜、第三层电极薄膜材料为：石墨烯或石墨烯复合材料；

所述隔膜为氧化石墨烯；

所述固体电解液为聚乙烯醇/硫酸、聚乙烯醇/硫酸钠、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐/二氧化硅固体电解液中的一种；

所述电极薄膜的厚度均为0.1-5μm，隔膜的厚度为1-3μm；

所述超级电容器的具体制备方法如下：

（1）在一基底上，通过一定形状的模板1喷涂石墨烯墨水制造出具有该形状的第一层薄膜电极，该电极层既作为集流体又作为活性物质；

所述的石墨烯墨水为分散在分散液中的石墨烯，所述的石墨烯墨水浓度为0.05-10mgmL^-1；所述石墨烯为电化学剥离石墨烯、还原氧化石墨烯、液相剥离石墨烯、化学气相沉积石墨烯或石墨烯复合材料中的一种或多种；所述分散液为异丙醇、N,N-二甲基甲酰胺（DMF）或N-甲基吡咯烷酮（NMP）中的一种；

（2）通过相同形状的模板2，喷涂水系氧化石墨烯墨水于第一层薄膜电极上制备出第二层具有相同形状的、离子导电和电子绝缘的隔膜；所述氧化石墨烯的尺寸大小在0.1-100 μm之间，厚度在0.7-2.0 nm之间；浓度为0.5-8 mg mL^-1，溶剂为水；

（3）通过相同形状的模板1，喷涂石墨烯墨水于第二层隔膜层上制备出第三层具有相同形状的薄膜电极，与第一层形成对电极；

（4）最后，在形状一定的电极材料/隔膜/电极材料结构加上相同形状的固态水系电解液，制备出具有任意形状堆叠型超级电容器；

喷涂具体参数为：喷口直径为0.2-1.0 mm，喷涂所用气体为氮气、氩气或空气中的一种，喷涂气体压力为0.01-0.3M Pa。

2.按照权利要求1所述的在同一基底上任意形状堆叠型超级电容器，其特征在于：所述的基底包括聚对苯二甲酸乙二醇酯基底（PET）、聚醚酰亚胺（PEI）、硅片、玻璃、纸或木板。

3.一种如权利要求1所述的在同一基底上任意形状堆叠型超级电容器的制备方法，其特征在于具体包括以下步骤：

（1）在一基底上，通过一定形状的模板1喷涂石墨烯墨水制造出具有该形状的第一层薄膜电极，该电极层既作为集流体又作为活性物质；

所述的石墨烯墨水为分散在分散液中的石墨烯，所述的石墨烯墨水浓度为0.05-10mgmL^-1；所述石墨烯为电化学剥离石墨烯、还原氧化石墨烯、液相剥离石墨烯、化学气相沉积石墨烯或石墨烯复合材料中的一种或多种；所述分散液为异丙醇、N,N-二甲基甲酰胺（DMF）或N-甲基吡咯烷酮（NMP）中的一种；

（2）通过相同形状的模板2，喷涂水系氧化石墨烯墨水于第一层薄膜电极上制备出第二层具有相同形状的、离子导电和电子绝缘的隔膜；所述氧化石墨烯的尺寸大小在0.1-100 μm之间，厚度在0.7-2.0 nm之间；浓度为0.5-8 mg mL^-1，溶剂为水；

（3）通过相同形状的模板1，喷涂石墨烯墨水于第二层隔膜层上制备出第三层具有相同形状的薄膜电极，与第一层形成对电极；

（4）最后，在形状一定的电极材料/隔膜/电极材料结构加上相同形状的固态水系电解液，制备出具有任意形状堆叠型超级电容器；

喷涂具体参数为：喷口直径为0.2-1.0 mm，喷涂所用气体为氮气、氩气或空气中的一种，喷涂气体压力为0.01-0.3M Pa。

4. 按照权利要求1所述的在同一基底上任意形状堆叠型超级电容器，其特征在于：所述的模板2的宽度比模板1的宽度大10 μm ~1000 μm。

5.按照权利要求3所述的在同一基底上任意形状堆叠型超级电容器的制备方法，其特征在于：所述的模板2的宽度比模板1的宽度大10 μm ~1000 μm。

6.按照权利要求3所述的在同一基底上任意形状堆叠型超级电容器的制备方法，其特征在于：所述的喷涂方法包括机械喷涂或静电喷涂。

7.按照权利要求1所述的在同一基底上任意形状堆叠型超级电容器，其特征在于：所述的喷涂方法包括机械喷涂或静电喷涂。