[发明专利]一种用于超级电容器的柔性复合膜及其制备方法

说明书

一种用于超级电容器的柔性复合薄膜是由纤维素纤维、石墨烯、银纳米颗粒以及γ晶型的三氧化二铁纳米颗粒复合而成。本发明中所合成的自支持纤维素/石墨烯/银纳米颗粒/三氧化二铁复合薄膜电容和能量密度高，倍率性能优异，反复充放电稳定性好，其最大面积比电容可达2044 mF cm⁻²，具有出色的倍率性能与反复充放电稳定性，即使在100 mA cm⁻²的超高电流密度下充放电，其面积比电容依然高达948 mF cm⁻²，且在此电流密度下反复充放电10000次后的电容保持率99.9%，因而有着出众的电化学储能表现。本发明中的复合薄膜能任意弯曲，在不需要粘合剂、导电添加剂以及集流体的情况下便可作为柔性电极直接使用，而且制备方法简单，便于大规模开发和应用。

技术领域

本发明属于柔性复合材料的技术领域，具体涉及一种用于超级电容器的柔性电极及其制备方法。

背景技术

轻薄便携的柔性电子产品，如可折叠手机、可植入医疗芯片、可穿戴设备等已越来越受市场的关注与期待，然而当下的储能和供能环节往往过厚过沉、柔性较差，已不能很好地满足这一新兴产业的要求，为此，发展高性能的柔性储能器件势在必行。在现有的多种储能体系中，柔性超级电容器具有快的充放电速度、大的功率密度以及出色的安全稳定性与长的使用寿命等优势，在近年来，这一领域已崭露头角，有着极大的发展空间和应用前景，如，CN108962629中公开的纤维素/石墨烯/银纳米颗粒复合薄膜，它是以滤纸作为纤维原料，借助料理机转子的高速旋转制备含有纤维素纤维、氧化石墨烯和银氨络合物(Ag(NH₃)₂OH)的混合浆料，尔后加热处理，利用氧化石墨烯本身的还原性将银氨络合物还原成银纳米颗粒，同时诱发氧化石墨烯、银纳米颗粒、纤维素纤维三者的复合，产物经抽滤装置抽滤脱水并充分水洗后形成纤维素/氧化石墨烯/银纳米颗粒复合薄膜。

不过，大部分已报道的柔性电极和柔性超级电容器的电荷储存能力依旧不能令人满意，比如，比电容和能量密度仍然不高，倍率性能也相对较差，充放电稳定性也不太理想等现实问题。是故，如何制备具有优异电化学储能性质的柔性电极成为了目前柔性超级电容器领域的重点问题和难点所在。

发明内容

本发明目的在于提供一种用于超级电容器的柔性复合薄膜。

本发明另一目的在于提供上述复合薄膜的制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种用于超级电容器的柔性复合薄膜，其特征在于，它是由纤维素纤维、石墨烯、银纳米颗粒以及γ晶型的三氧化二铁纳米颗粒复合而成。

进一步，上述超级电容的柔性复合薄膜中，所述纤维素纤维质量百分比为10%~40%，所述石墨烯质量百分比为15%~30%、银纳米颗粒质量百分比为20%~55%，γ晶型的三氧化二铁纳米颗粒质量百分比为1%~10%。

一种用于超级电容器的柔性复合薄膜的制备方法，其特征在于，它是以纤维素/石墨烯/银纳米颗粒薄膜作为基底，采用连续离子层吸附沉积法，在其表面沉积上γ晶型的三氧化二铁纳米颗粒，从而获得大块的自支持纤维素/石墨烯/银纳米颗粒/三氧化二铁柔性复合薄膜。