[发明专利]一种用于柔性电极的复合薄膜及其制备方法

说明书

一种柔性石墨烯基导电复合薄膜，所述复合薄膜由纤维素纤维、石墨烯、银纳米颗粒复合而成；其表面层结构为银纳米颗粒相互堆叠形成的连续银纳米颗粒膜，内部为纤维素‑石墨烯‑银纳米颗粒的成分、且纤维素纤维为骨架、内部的银纳米颗粒被石墨烯缠绕包覆。该结构的纤维素纤维‑石墨烯‑银纳米颗粒复合薄膜导电性能异常优异、其方阻仅为0.17Ωsq⁻¹；同时具有优异的电化学性能，其最大面积比电容高达1242.7 mF cm⁻²，拥有良好的倍率性能；在60 mA cm⁻²的高电流密度下反复充放电6000次后几乎没有电容损失(电容保持率依然可达99.7%)，展示了极好的循环充放电的稳定性；具高能量密度、比电容面积大。

技术领域

本发明属于能源存储的技术领域，具体涉及一种柔性石墨烯导电复合薄膜及其制备方法。

背景技术

市场对新一代柔性便携的电子产品如可穿戴设备、可卷曲显示器、可折叠智能手机、可植入医疗芯片、电子皮肤等有着迫切的需求与期待，当前的供能和储能电子设备显得过沉、过厚、过大，已经难以满足这一新兴领域的要求，是故，发展轻薄便携的高性能柔性储能体系势在必行。在现有的各种储能体系中，全固态柔性超级电容器因其快的充放电速度、高的功率密度、宽的工作温度、好的稳定性、长的使用寿命以及出色的安全性而备受关注，尤其是石墨烯基全固态柔性超级电容器近年来发展迅猛，具有良好的发展空间和应用前景。遗憾的是，当前所开发的绝大多数全固态柔性超级电容器的储能特性依然难以令人满意，比如比电容依然较小、能量密度仍旧不高，倍率性能也相对较差。为此，如何通过简单经济的方法宏量制备具有良好导电性的自支持柔性薄膜，进而构筑出具有优异电化学行为的全固态柔性超级电容器成为了目前超级电容器领域的难点问题和重点所在。

发明内容

本发明目的在于提供一种导电性优异的自支持柔性石墨烯基导电复合薄膜。

本发明另一目的在于提供上述石墨烯基导电复合薄膜的制备方法。

本发明目的是通过以下技术方案实现的：

一种柔性石墨烯基导电复合薄膜，其特征在于：所述复合薄膜由纤维素纤维、石墨烯、银纳米颗粒复合而成；其表面层结构为银纳米颗粒相互堆叠形成的连续银纳米颗粒膜，内部为纤维素-石墨烯-银纳米颗粒的成分、且纤维素纤维为骨架、内部的银纳米颗粒被石墨烯缠绕包覆。

发明人在长期研究过程中发现，具有以上结构的纤维素纤维-石墨烯-银纳米颗粒复合薄膜导电性能异常优异、其方阻仅为0.17Ωsq^-1；同时具有优异的电化学性能，其最大面积比电容高达1242.7mF cm^-2，拥有良好的倍率性能；在60mA cm^-2的高电流密度下反复充放电6000次后几乎没有电容损失(电容保持率依然可达99.7％)，展示了极好的循环充放电的稳定性；具高能量密度、比电容面积大。

一种柔性石墨烯基导电复合薄膜，其特征在于：所述复合薄膜由纤维素纤维、石墨烯、银纳米颗粒复合而成；所述石墨烯：纤维素纤维的质量比5:95-70:30，所述银纳米颗粒占复合薄膜质量的10％-60％。

发明人在长期研究过程中发现，具有以上结构的纤维素纤维-石墨烯-银纳米颗粒复合薄膜导电性能异常优异、其方阻仅为0.17Ωsq^-1；同时具有优异的电化学性能，其最大面积比电容，拥有良好的倍率性能，具有极好的循环充放电的稳定性，高能量密度，比电容面积大。

优选的，上述银纳米颗粒占复合薄膜质量的50％。

进一步优选地，上述纤维素纤维采用粗纤维素纤维，如滤纸纤维素纤维。