[发明专利]一种扣式超级电容器用石墨烯基电极片及其制备方法

说明书

本发明属于石墨烯材料技术领域，公开了一种扣式超级电容器用石墨烯基电极片及其制备方法，将活性物质、导电剂和氧化石墨烯分散液混合并分散均匀，加入交联助剂搅拌形成浆料，将所述浆料涂布于衬底上，经烘烤成膜，再将膜从衬底上分离，即得到石墨烯基电极片，本发明的有益效果是:在浆料中巧妙地引入交联剂，与氧化石墨烯分散液中的氧化石墨烯交联，形成三维的空间网络，意外的得到了一种导电性能和粘合效果较好，且易于剥离的电极片，成功解决导聚合物黏结剂电性差或不导电的问题。

技术领域

本发明属于石墨烯材料技术领域，更具体地涉及一种扣式超级电容器用石墨烯基电极片及其制备方法。

背景技术

超级电容器，又叫双电层电容器(Electrical Double-Layer Capacitor)，是一种新型储能装置，它具有充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点。根据封装方式的不同，可以分为扣式、卷绕、叠片等类型。扣式超级电容器由电池壳、电极片、集流体和隔膜组成，其中电极片对于超级电容器的整体性能影响起到了至关重要的作用。

目前扣式超级电容器的极片采用活性炭、导电炭黑和粘接剂PTFE混合压制成片。PTFE作为一种粘接剂，虽然可以提供一定的成膜作用，但是其本身电导率极低，严重影响了电极片的导电性能和容量发挥。因此，有必要采用新材料替代PTFE，在提供成膜粘接作用的同时，本身具有良好的导电特性，可以为电极片提供优异的导电网络。

石墨烯由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景。石墨烯本身具有良好的导电特性，同时还可以通过交联形成三维的空间网络，采用合适的方式在电极片中进行应用，可以作为PTFE的完美替代材料。

石墨烯电极材料之前有尝试过，我国发明专利CN105977047.A《一种石墨烯/活性炭复合材料及其制备》中公开了一种石墨烯/活性炭复合电极材料。该专利中采用聚合物黏结剂（聚四氟乙烯乳液、丁苯橡胶乳液、羧甲基纤维素、聚苯胺乳液中的至少一种），由于这些聚合物均为不导电或导电性很差的物质，其加入影响了电极片的导电性能和容量发挥。但是，如果不加这些聚合物黏结剂，石墨烯/活性炭的简单混合又不能成膜。

因此，寻求一种新的电极片制备方法从而解决导聚合物黏结剂电性差或不导电的问题，特别是保证新材料具有成膜粘接作用，同时本身又具有良好的导电特性，进而为电极片提供优异的导电网络。

发明内容

为解决上述问题，克服现有技术的不足，本发明提供了一种不需要粘结剂、电极片结构稳定、导电性能优越且不需衬底的扣式超级电容器用石墨烯基电极片及其制备方法，能够有效的解决石墨烯粉末制备电极片需要额外添加粘结剂及石墨烯分散液制备电极片结构不稳定、导电性能差的问题。

本发明解决上述技术问题的具体技术方案为：本发明提出一种扣式超级电容器用石墨烯基电极片的制备方法，其特征在于所述石墨烯基电极片的制备方法为：

（1）将活性物质、导电剂和氧化石墨烯分散液混合并分散均匀，加入交联助剂搅拌形成浆料。

（2）将步骤（1）中所述浆料涂布于衬底上，经烘烤成膜，再将膜从衬底上分离，即得到石墨烯基电极片。

进一步地，所述的活性物质为具有孔隙结构的活性炭、碳纳米管、石墨烯、活性碳纤维、碳气凝胶、多孔碳中的一种或两种以上的混合物。

进一步地，所述的导电剂为具有导电特性的导电炭黑、碳纳米管、碳气凝胶、碳纤维中的一种或两种以上的混合物。

进一步地，所述的交联助剂为乙二胺、水合肼、抗坏血酸、葡萄糖、硼氢化钠中的的一种或两种以上的混合物，所述的交联助剂与氧化石墨烯分散液中氧化石墨烯的比例为1~1000%。