[发明专利]一种基于石墨烯和聚苯胺的织物状超级电容器及其制备方法

摘要

本发明属于织物状超级电容器技术领域，具体为一种基于石墨烯和聚苯胺的织物状超级电容器及制备方法。本发明利用涤纶布料作为基底，通过蘸涂氧化石墨烯化学还原，并以原位聚合方法负载聚苯胺作为织物电极。此织物状超级电容器在0.5 mA/cm2的放电电流下的面积比容量达到720 mF/cm2。通过设计并构建柔性集流体，20 cm2的大面积织物状超级电容器在1 mA电流下放电，器件总容量达到5000 mF，10 mA 电流下放电容量达到2500 mF。这种织物状超级电容器使用价格低廉的电极材料如石墨烯和聚苯胺，成本低廉、制备简单，同时具有优异的柔性，由于其织物状的形态特点可以与衣服集成，随时随地为可穿戴设备供电。

主权项

一种基于石墨烯和聚苯胺的织物状超级电容器的制备方法，其特征在于具体步骤为：（1）浸蘸—化学还原法制备石墨烯/涤纶织物电极：使用膨胀石墨‑氧化还原法制备氧化石墨烯，将乙醇/异丙醇处理的涤纶织物在0.5‑4 mg/mL的氧化石墨烯溶液中浸蘸，35‑90℃下烘干，重复浸蘸—烘干过程1‑10次，至表面出现一层均匀的金黄色；60‑90 ℃水浴条件下，在氢碘酸中还原4‑8 h，得到石墨烯/涤纶织物电极；（2）利用原位化学聚合方法制备聚苯胺/石墨烯/涤纶织物电极：室温下将步骤（1）制备的石墨烯/涤纶织物电极在苯胺浓度为0.1‑0.5 M/L的盐酸/硫酸溶液中浸润1‑2小时，在0‑15℃下向其中加入0.1‑0.5 M/L的过硫酸铵‑盐酸或硫酸溶液，溶液PH=0，苯胺：过硫酸铵=（0.8‑1.5）：1；搅拌条件下，反应5‑90 min；（3）制备基于聚苯胺/石墨烯/涤纶织物电极的织物状超级电容器的集流体：在电极一面的横向和纵向分别喷涂宽度0.5‑2 mm，相邻间距1‑5 cm的银纳米线，构成边长为1‑5 cm的集流体网格；（4）制备基于石墨烯和聚苯胺的织物状超级电容器：将凝胶态电解液均匀涂抹于步骤（3）制备的集流体网格内部，但不接触任何集流体网格；将两块电极相对，并保持与集流体网格处于较远的两侧，在两块电极中间加入一层超级电容器隔膜，组装成织物状超级电容器。