[发明专利]一种维纶织物基石墨烯/二氧化锰电极材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种维纶织物基石墨烯/二氧化锰电极材料的制备方法，包括以下步骤：(1)氧化石墨烯涂覆处理维纶织物；(2)还原氧化石墨烯：a、在80‑100℃条件下，将氧化石墨烯涂层维纶织物浸入还原剂溶液中1‑2h，取出水洗、烘干；b、再置于700‑900W微波炉中高火加热1‑3s，得到石墨烯涂层维纶织物；(3)沉积二氧化锰：采用电化学沉积在石墨烯涂层维纶织物表面沉积二氧化锰。本发明采用石墨烯‑维纶复合材料作为电极集流体，提高了电极材料的柔性性能，并且通过无毒简易的二次还原以及环境友好的电化学沉积二氧化锰金属氧化物，使得电极材料电化学性能大大提升，为进一步开发环保、柔性、轻质、卓越性能的柔性电容器、电池电极提供基础。

技术领域

本发明涉及电容器电极材料领域，尤其涉及一种维纶织物基石墨 烯/二氧化锰电极材料的制备方法。

背景技术

近年来，可穿戴电子产品以及电子织物在通讯、医疗、时尚及国 防等领域广泛应用，驱使着电子器件与服装结合的技术的发展，然而 其能源供应问题已成为人们日益关注的话题，因此开发具有环保、柔 性、轻质、卓越性能的储能设备是十分必要的。

能源是世界发展不可缺少的战略资源。社会持续高速发展的同时， 化石燃料、煤炭等能源的用量急剧增加以至于呈现出枯竭的势头，摆 在人类面前的是前所未有的能源短缺危机，因此开发新型能量转化和 储存装置是新能量领域的研究热点。超级电容器作为一种新型的能源 贮存装置，具有环境友好、适用温度范围高、较快的充放电速率、超 高的功率密度等优势。其中将纺织品应用于超级电容器电极材料是研 究人员研究的热点之一。

金属氧化物是一种理论电容量较大的赝电容材料，其中二氧化锰 具有较高的比电容、循环性能优异、电化学性能突出等优势，且锰元 素储量大，价格便宜环境友好，因此被广泛应用于超级电容器领域。

碳材料具有高比表面积、绿色环保、价格低廉、导电性好等特点， 由于其优异的机械性能和双层电容性能，具有作为超级电容器电极材 料的巨大潜力。并且新型碳材料石墨烯更具有诸多优点，如较高的载 流子迁移率、高理论比表面积、高热导率、力学强度等。但一方面， 石墨烯单独作为电极材料具有一定的缺陷，石墨烯自身片层之间很容 易发生团聚，会导致减小石墨烯与电解质离子的接触面积，进而减小 超级电容器的比电容，同时石墨烯的比表面积较大，使得其容易与电 解质发生反应并在表面形成一层隔膜，从而增大电极材料损耗。另一 方面，利用石墨烯对纺织品材料进行处理用作超级电容器电极材料的技术中，通常是采用传统浸渍法、原位生长法或机械混合法等，经过 处理并还原后的复合电极材料，存在一定的缺点，如起到决定性导电 作用的石墨烯吸附量较少，电阻较大，导电性能得不到显著提升。而 通过添加交联剂或粘合剂的方式来增加石墨烯在纺织品表面的吸附 量，会严重影响柔性电极的手感以及机械性能。并且常规采用的棉等 天然纤维，其化学稳定性差，而大部分化学纤维吸水性能较差，采用 传统方法难以与石墨烯结合。因此，针对上述问题，有必要提出进一 步地解决方案。

发明内容

本发明旨在提供一种维纶织物基石墨烯/二氧化锰电极材料的制 备方法，以克服现有技术中存在的不足。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种维纶织物基石墨烯/二氧化锰电极材料的制备方法，包括以 下步骤：

(1)氧化石墨烯涂覆处理维纶织物：

a、将氧化石墨烯水溶胶涂覆在维纶织物一表面后在100-150℃ 条件下烘干8-12min；

b、重复上一步骤处理维纶织物另一表面，得到双面氧化石墨烯 涂层维纶织物；

(2)还原氧化石墨烯：

a、在80-100℃条件下，将双面氧化石墨烯涂层维纶织物浸入还 原剂溶液中1-2h，取出去离子水水洗、烘干；