[发明专利]一种简单制备石墨高柔性电极及柔性超级电容器的方法

说明书

本发明提供了一种简单制备石墨高柔性电极的方法，以柔性胶带作为石墨高柔性电极的基底，将柔性胶带直接粘在石墨板上，撕下，在柔性胶带形成了石墨层，施加在柔性胶带与石墨板间的压力为1～100KPa，所述石墨层的厚度为500nm～5μm，从而得到石墨/胶带电极。本发明还提供了基于该石墨高柔性电极的制备柔性超级电容器的方法。本发明还公开了制备图案化石墨高柔性电极的方法。通过本发明，突破了现有技术中工艺流程繁琐、成本高昂、电极导电性低等缺点，对石墨高柔性电极实现工业化具有很重要的实际意义。

技术领域

本发明属于储能器件领域，更具体地，涉及一种简单制备石墨材料电极的方法。

背景技术

超级电容器作为重要的能量存储器件具有超高的功率密度、超快的充放电速度和超长的循环寿命。柔性超级电容器作为重要的储能器件，在柔性，可穿戴和微型电子器件的发展应用中起着重要的作用。因此，发展柔性超级电容器已成为势不可挡的趋势。制备柔性超级电容器的关键在于制备柔性电极。现有的制备柔性电极的方法一般为采用导电性差的粘结剂混合活性材料涂抹在集流体上(称为涂抹法)或者直接将活性材料生长在集流体表面。这类制备柔性电极的方法具有制备工艺流程繁琐、成本高昂、电极导电性低等缺点。此外，柔性集流体一般采用导电性良好的金属。然而，金属的质量比较大，制备出的电极不利于应用在轻便的可穿戴电子器件。近年，柔性自支撑电极具有超薄、质轻、高体积比容量等优点，成为制备柔性电极的重要方法。柔性自支撑电极利用材料间的π-π键与范德华力的作用抽滤制成导电薄膜电极，典型的材料如石墨烯、碳纳米管。然而，石墨烯以及碳纳米管的制备工艺繁杂，价格高昂，限制了其广泛的使用。因此，人们一直致力于寻找一种简单制备高柔性电极的方法。

相比于石墨烯、碳纳米管，石墨具有成本低廉的优点。如何采用简单的方法将石墨直接制备成高柔性的石墨电极是现今面临的一个重要的难题。此外，如何制备微型图案化的石墨电极对构筑高体积能量密度的柔性超级电容器具有重要的意义。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种简单制备石墨高柔性电极的方法，其目的在于发掘工艺简单、成本低廉、可大量工业化制备柔性电极的工艺。此外，对制备工艺改进，制备微型图案化的柔性石墨电极。

为实现上述目的，本发明采用了下述技术方案。一种简单制备石墨高柔性电极的方法，以柔性胶带作为石墨高柔性电极的基底，将柔性胶带直接粘在石墨板上，撕下，在柔性胶带形成了石墨层，从而得到石墨/胶带电极。

所述柔性胶带为胶带、双面胶等具有粘性的柔性胶带。

施加在柔性胶带与石墨板间的压力为1～100KPa，本发明的方法得到的石墨/胶带电极的电阻与施加在柔性胶带与石墨板之间的应力有关，所述石墨/胶带电极的电阻为1～50Ω。

所述石墨层的厚度为500nm～5μm。

优选地，所施加柔性胶带与石墨板间的压力为1～10KPa。

优选地，所述石墨层的厚度为1～3μm。

优选地，所述石墨/胶带电极的电阻为3～10Ω。

更进一步，本发明提供了一种制备微型图案化的柔性石墨电极方法，包括以下步骤：

(3)将微型图案直接打印在柔性胶带表面，打印方法可以为图章印盖法或直接采用激光打印。

(4)将步骤(1)得到的微型图案化的柔性胶带直接粘在石墨板上撕下，施加在柔性胶带与石墨板间的压力为1～100KPa；即获得所需微型图案化柔性石墨电极。

优选地，在所述步骤(1)中，打印方法采用图案印盖法，一次将微型图案直接覆盖在胶带表面；

优选地，在所述步骤(2)中，柔性胶带与石墨板的压力为1～10KPa。