[发明专利]一种由石墨烯薄膜-绝缘滤膜构成的电极-隔膜结构

说明书

本发明提供一种由石墨烯薄膜‑绝缘滤膜构成的电极‑隔膜结构，包括：绝缘滤膜层和石墨烯薄膜层；所述石墨烯薄膜层粘附于由绝缘材料构成的绝缘滤膜层的表层；所述绝缘滤膜层为柔性层；所述绝缘滤膜具有多孔结构且滤孔孔径小于石墨烯的二维平面尺寸；所述石墨烯薄膜层具有良好的导电性。本发明的有益效果为：导电性良好的石墨烯薄膜层粘附于多孔绝缘滤膜层的表层，绝缘滤膜的滤孔孔径小于石墨烯的二维平面尺寸，且绝缘滤膜层为柔性层，以提高电极‑隔膜结构在超级电容器、电池等储能器件中的稳定性；该结构设计简单，经济实用，便于规模化生产。

技术领域

本发明涉及超级电容器、电池等储能器件领域，尤其包括一种由石墨烯薄膜-绝缘滤膜构成的电极-隔膜结构。

背景技术

超级电容器、电池等储能器件主要由正极、负极和电解液组成。为避免短路，正、负电极之间需放置隔膜。隔膜一般为绝缘多孔薄膜，既有效隔离正、负电极材料，又方便电解液离子传输。

石墨烯是一种由单层碳原子结构构成二维材料，具有高比表面积、良好的导电性和化学稳定性等优点，因而在催化、传感、能源器件等领域具有广阔的应用前景。

由石墨烯纳米片组成的石墨烯薄膜常作为电极材料应用于电池、超级电容器等储能器件。石墨烯薄膜的制备方法主要包括：真空抽滤、旋涂、化学气相沉积等。其中，真空抽滤法操作简单，制备的石墨烯薄膜与绝缘滤膜分离后，可直接作为电极应用于储能器件。

相关文献如下：

Winter,Martin,and Ralph J.Brodd.“What Are Batteries,Fuel Cells,and Supercapacitors？”Chemical Reviews,vol.104,no.10,2004,pp.4245–4269.

Guo,Shaojun,and Shaojun Dong.“Graphene Nanosheet:Synthesis,MolecularE ngineering,Thin Film,Hybrids,and Energy and Analytical Applications.”Chemical Society Reviews,vol.40,no.5,2011,pp.2644–2672.

方建辉.一种石墨烯膜电极的制备方法:CN201510960028.4,2016.05.11.

发明内容

本发明提供一种以石墨烯薄膜为电极和以绝缘滤膜为隔膜构成的电极-隔膜结构，直接集成电极-隔膜结构，是本技术领域的一项具有针对性和实用性的技术发明。

本发明采用的技术方案：一种由石墨烯薄膜-绝缘滤膜构成的电极-隔膜结构，其特征在于，包括：石墨烯薄膜层和绝缘滤膜层；

所述石墨烯薄膜层粘附于由绝缘材料构成的绝缘滤膜层的表层，与石墨烯薄膜有良好粘附性的滤膜材料包括PVDF、尼龙等；

所述绝缘滤膜层为柔性层，结合石墨烯薄膜的柔性，可以避免电极-隔膜结构因弯曲而破坏，从而提高其在超级电容器、电池等储能器件中的稳定性。

所述绝缘滤膜具有多孔结构且滤孔孔径小于石墨烯的二维平面尺寸，以防石墨烯穿过滤孔而破坏电极-隔膜结构。

所述石墨烯薄膜层具有良好的导电性；

作为优选，所述石墨烯薄膜层的组成材料为石墨烯或基于石墨烯的衍生材料。

作为优选，所述基于石墨烯的衍生材料包括功能材料、混合或复合材料。