[发明专利]一种喷墨打印制备出的堆叠型超级电容器及其制备方法

权利要求书

1.一种喷墨打印制备出的堆叠型超级电容器，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均为：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0.5-100 μm，隔膜的厚度为0.1-10 μm；

所述堆叠型超级电容器的制备方法如下：

(1)喷墨打印电极浆料的制备

将石墨烯分散于N,N-二甲基甲酰胺（DMF）中，再3000rpm离心30min，取上清液；向得到的上清液中，加入松油醇，上清液和松油醇的体积比为5-20，再旋转减压蒸发DMF；所得到的石墨烯/松油醇按体积比为3:1加入乙醇，得到可以喷墨打印的电极浆料；所述的电极浆料浓度为0.1-5 mg mL^-1；

(2) 氧化石墨烯隔膜浆料的制备

氧化石墨烯水分散液采用修正hummers法制得，氧化石墨烯水分散液再与丙二醇混合，氧化石墨烯浆料的浓度为1-10 mg mL^-1，得到韦伯数的倒数在2-4之间的氧化石墨烯隔膜浆料；

(3) 堆叠型超级电容器的制备

将打印基底放入打印机，电极浆料装入打印机的墨盒里，按电脑设计任意图案打印出第一层石墨烯电极，重复多次；再在墨盒里装入氧化石墨烯隔膜浆料，在第一层电极上打印出相同图案的第二层氧化石墨烯隔膜层，重复多次；然后在隔膜层上打印与第一层电极相同且对称的第三层电极；再注入固体凝胶电解液，封装，得到任意形状堆叠型超级电容器；

所述的第二层氧化石墨烯隔膜层与第一层电极薄膜图案形状相同，第二层氧化石墨烯隔膜层比第一层电极薄膜的宽度大10 μm ~500 μm。

2.按照权利要求1所述的一种喷墨打印制备出的堆叠型超级电容器，其特征在于：所述基底包括聚对苯二甲酸乙二醇酯基底（PET）、聚醚酰亚胺（PEI）或纸张。

3.一种喷墨打印制备出的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)喷墨打印电极浆料的制备

将石墨烯分散于N,N-二甲基甲酰胺（DMF）中，再3000rpm离心30min，取上清液；向得到的上清液中，加入松油醇，上清液和松油醇的体积比为5-20，再旋转减压蒸发DMF；所得到的石墨烯/松油醇按体积比为3:1加入乙醇，得到可以喷墨打印的电极浆料；所述的石墨烯电极浆料浓度为0.1-5 mg mL^-1；

(2) 氧化石墨烯隔膜浆料的制备

氧化石墨烯水分散液采用修正hummers法制得，氧化石墨烯水分散液再与丙二醇混合，氧化石墨烯浆料的浓度为1-10 mg mL^-1，得到韦伯数的倒数在2-4之间的氧化石墨烯隔膜浆料；

(3) 堆叠型超级电容器的制备

将打印基底放入打印机，电极浆料装入打印机的墨盒里，按电脑设计任意图案打印出第一层石墨烯电极，重复多次；再在墨盒里装入氧化石墨烯隔膜浆料，在第一层电极上打印出相同图案的第二层氧化石墨烯隔膜层，重复多次；然后在隔膜层上打印与第一层电极相同且对称的第三层电极；再注入固体凝胶电解液，封装，得到任意形状堆叠型超级电容器；

所述的第二层氧化石墨烯隔膜层与第一层电极薄膜图案形状相同，第二层氧化石墨烯隔膜层比第一层电极薄膜的宽度大10 μm ~500 μm。

4.按照权利要求3所述的一种喷墨打印制备出的堆叠型超级电容器的制备方法，其特征在于：所述的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、石墨烯复合材料中的一种或多种。

5.按照权利要求3所述的一种喷墨打印制备出的堆叠型超级电容器的制备方法，其特征在于：所述的重复打印次数均为1-10次。