[发明专利]一种可折叠的纸基微型超级电容器的制备方法

权利要求书

1.一种可折叠的纸基微型超级电容器的制备方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤，

步骤1.利用化学氧化剥离法制备得到氧化石墨烯溶液；向氧化石墨烯溶液中添加无水乙醇，并将二者的混合溶液置于液氮表面进行冷冻，再进行真空冷冻干燥，得到氧化石墨烯泡沫；再在氩气保护气氛下，先将氧化石墨烯泡沫加热至200℃～300℃，保温30min～90min，再继续加热至800℃～1100℃，保温1h～3h，得到还原氧化石墨烯泡沫；

步骤2.利用激光刻蚀制备基于叉指结构的电极图案的金属模板；

步骤3.将金属模板置于纸上，再将还原氧化石墨烯泡沫置于金属模板上并完全覆盖金属模板上基于叉指结构的电极图案，对还原氧化石墨烯泡沫施加20MPa～30MPa的压力，并保压3min～10min，去除金属模板，在纸上得到基于叉指结构的石墨烯电极；

步骤4.将固态电解质溶液滴涂到基于叉指结构的石墨烯电极上，并在30℃～40℃下固化2h～5h，得到可折叠的纸基微型超级电容器；

其中，所述固态电解质溶液为聚乙烯醇、浓硫酸与水的混合溶液或聚乙烯醇、氯化锂与水的混合溶液。

2.根据权利要求1所述的一种可折叠的纸基微型超级电容器的制备方法，其特征在于：所述方法还包括在还原氧化石墨烯泡沫上沉积聚合物的步骤，即：以银/氯化银电极作为参比电极，铂丝作为对电极，与铂片接触的还原氧化石墨烯泡沫作为工作电极，且铂片处于电解液液面之上，在0.8V电压下沉积1h～3h，得到聚合物/还原氧化石墨烯泡沫；将步骤3中的还原氧化石墨烯替换为聚合物/还原氧化石墨烯泡沫，其他条件不变，得到可折叠的纸基微型超级电容器；

其中，所述电解液是高氯酸钠与吡咯或者高氯酸钠与苯胺的混合溶液，高氯酸钠在电解液中的浓度为0.2mol/L～0.4mol/L，吡咯或苯胺在电解液中的浓度为2mL/mL～6mL/mL。

3.根据权利要求1或2所述的一种可折叠的纸基微型超级电容器的制备方法，其特征在于：氧化石墨烯的浓度为6mg/mL～8mg/mL，氧化石墨烯溶液的体积与无水乙醇的体积比为30:0.5～2。

4.根据权利要求1或2所述的一种可折叠的纸基微型超级电容器的制备方法，其特征在于：氧化石墨烯泡沫加热过程中的升温速率为3℃/min～7℃/min。

5.根据权利要求1或2所述的一种可折叠的纸基微型超级电容器的制备方法，其特征在于：金属模板的材质为铝箔、铜箔或者不锈钢。

6.根据权利要求1或2所述的一种可折叠的纸基微型超级电容器的制备方法，其特征在于：金属模板的厚度为15μm～25μm，基于叉指结构的电极图案是由两个叉指电极交叉排列形成的，每个叉指电极的叉指个数为3～6个，每个叉指宽度为300μm～700μm，每个叉指长度为3mm～4mm，基于叉指结构的电极图案中相邻两个叉指间隔宽度为300μm～700μm。

7.根据权利要求1或2所述的一种可折叠的纸基微型超级电容器的制备方法，其特征在于：纸为打印纸、手写纸、宣纸或硬质纤维素纸板。

8.根据权利要求1或2所述的一种可折叠的纸基微型超级电容器的制备方法，其特征在于：将还原氧化石墨烯泡沫或聚吡咯/还原氧化石墨烯泡沫切成厚度为1mm～2mm的片状后，再置于金属模板上。

9.一种如权利要求1或2所述方法 制备 的一种可折叠的纸基微型超级电容器的应用，其特征在于：在纸上制备的所述微型超级电容器的个数为两个以上时，在同一列的任意两个相邻的所述微型超级电容器之间的纸上加工一个通孔，再用铜箔将同一列的相邻两个所述微型超级电容器连接，并用导电银胶将铜箔固定，通过不同的折叠方式得到不同的电路；或者，在同一排的任意两个相邻的所述微型超级电容器之间的纸上加工一个通孔，再用铜箔将同一排的相邻两个所述微型超级电容器连接，并用导电银胶将铜箔固定，通过不同的折叠方式得到不同的电路。