[发明专利]具有超高能量密度的石墨烯基电容器的制备方法

说明书

本发明涉及电容器领域，具体涉及一种具有超高能量密度的石墨烯基电容器的制备方法。将氧化石墨烯固体粉末分散在蒸馏水中配置成溶胶液；在氧化石墨烯溶胶液中加入金属镁带或金属铝带，得到石墨烯悬浮液；向所述氧化石墨烯悬浮液中加入质量浓度为60%‑80%硝酸，过滤后得到深度氧化石墨烯；及将所述深度氧化石墨烯超声分散在有机溶剂中形成深度氧化石墨烯悬浮液，过滤后得到石墨烯；将所述浆料涂敷在集流体上制备电极片；及将所述电极片与隔膜组装后浸泡于电解液中，得到电容器。本发明通过使用硝酸对氧化石墨烯进行深度氧化，使氧化石墨烯中的羟基转化为羰基，从而使最终制备的石墨烯的边缘含有大量的羰基。

技术领域

本发明涉及电容器领域，具体涉及一种具有超高能量密度的石墨烯基电容器的制备方法。

背景技术

石墨烯是一种二维单分子层材料，具有优异的物理性质，如高的理论比表面积、优异的机械强度、良好的柔韧性和高的电导率等，受到研究者的广泛关注。石墨烯具有高的比表面积、极好的导电性、优良的导热性，通过氧化石墨还原法获得的石墨烯的性价比较高，且稳定性好，是超级电容器的理想电极材料。

然而，现有的石墨烯作为超级电容器的电极材料时，超级电容器的比容量较低。

发明内容

本发明的目的时克服现有技术的不足而提供一种具有超高能量密度的石墨烯基电容器的制备方法，操作简单；通过使用硝酸对氧化石墨烯进行深度氧化，使氧化石墨烯中的羟基转化为羰基，从而使最终制备的石墨烯的边缘含有大量的羰基，能够发挥赝电容，二石墨烯片层能提供双层电容，从而将石墨烯应用于电容器的电极材料时可以提高超级电容器的比容量。

一种具有超高能量密度的石墨烯基电容器的制备方法，包括以下步骤：

步骤一石墨烯的制备：

将氧化石墨烯固体粉末分散在蒸馏水中配置成溶胶液；

在氧化石墨烯溶胶液中加入金属镁带或金属铝带，于 60-90℃加热2-10分钟，取出未反应的金属镁带或金属铝带，反应液以超声波处理1-5分钟，得到石墨烯悬浮液；

向所述氧化石墨烯悬浮液中加入质量浓度为60%-80%硝酸，室温下超生反应0.5h-2h，过滤后得到深度氧化石墨烯；及

将所述深度氧化石墨烯超声分散在有机溶剂中形成深度氧化石墨烯悬浮液，所述深度氧化石墨烯悬浮液在高压汞灯的照射下搅拌反应2h-8h，过滤后得到石墨烯；

步骤二电容器的制备：

将上述石墨烯、聚偏氟乙烯粘结剂及导电剂乙炔黑混合后加入溶剂中制成浆料，将所述浆料涂敷在集流体上制备电极片；及

将所述电极片与隔膜组装后浸泡于电解液中，得到电容器。

步骤一中，将氧化石墨烯固体粉末配置成1-5mg/ml 的溶胶液。

步骤一中，所述氧化石墨烯悬浮液中的氧化石墨烯与所述硝酸的固液比为1mg:1ml~1mg:10ml。

步骤一中，所述有机溶剂选自N,N-二甲基酸酰胺、乙二醇、N-甲基吡咯烷酮及四氢呋喃中的其中一种。

步骤一中，所述高压汞灯的功率为450 W ~650W。

步骤一中，所述搅拌为磁力搅拌。

步骤一中，所述深度氧化石墨烯悬浮液中所述深度氧化石墨烯的浓度为0.5mg/ml~3mg/ml。

步骤二中，所述石墨烯、所述聚偏氟乙烯粘结剂及所述导电剂乙炔黑的质量比为88~95:5~10:2 ~5。