[发明专利]一种透明柔性超级电容器的制备方法

摘要

本发明为一种透明柔性超级电容器的制备方法。该方法以金属纳米线溶液为原料，通过旋涂法在透明柔性基底材料的表面制备得到表面覆盖金属纳米线网络的透明柔性集流体；并通过沉积法将石墨烯等含碳材料实现透光率、均匀度可控制的沉积到PET极片上；再将两片极片通过轧制，得到了“三明治”结构的双电层透明柔性超级电容器。本发明技术路线简单，得到的活性材料具有开放三维(多级)结构，在降低了超级电容器系统内阻同时，保持高透光率，使能量和功率密度达到最优化。

主权项

1.一种透明柔性超级电容器的制备方法，其特征为该方法包括以下步骤：(1).透明柔性集流体的制备：以金属纳米线溶液为原料，通过旋涂法在透明柔性基底材料的一侧表面制备金属纳米线涂层，然后在100℃‑150℃下烘干，得到表面覆盖金属纳米线网络的透明柔性集流体；所述的金属纳米线溶液的浓度范围为0.1‑10mg/ml；制得涂层的厚度范围1nm‑1μm；(2).带正电石墨烯基碳材料分散液的制备：将石墨烯或混合石墨烯碳材料加入到混合溶液中，在20℃‑100℃下进行搅拌3‑7h，然后抽滤、透析，得到带有含氧官能团的石墨烯水溶液；将上述带有含氧官能团的石墨烯溶液与1‑(3‑二甲基氨丙基)‑3‑乙基碳二亚胺甲碘盐和乙二胺混合后，25℃‑40℃下搅拌3‑7h，再进行透析，进而得到带正电的石墨烯分散液；其中，所述的混合石墨烯碳材料为石墨烯与其他碳材料的混合物，质量比为石墨烯：其它碳材料＝5‑10:1；所述的其它碳材料为活性炭、碳纳米管、碳60和炭黑中的一种或多种；每1g石墨烯粉末或混合石墨烯碳材料对应1‑5L混合溶液；所述的混合溶液组成为浓硫酸和浓硝酸，体积比为浓硫酸：浓硝酸＝3：1；每1ml带有含氧官能团的石墨烯水溶液对应加入1‑(3‑二甲基氨丙基)‑3‑乙基碳二亚胺甲碘盐的质量为5‑20mg，以及0.05‑0.5ml乙二胺；(3).石墨烯纳米片基沉积层的制备：以上步得到的带有正电的石墨烯基炭材料分散液为电解液，放入到电解槽中，将第(1)步得到表面覆盖金属纳米线网络的透明柔性集流体作为电沉积的负极，不锈钢作为电沉积的正极，电极片之间的距离为1cm‑10cm，在电压为5‑100V条件下电沉积的时间，100s‑600s；得到了覆有石墨烯纳米片基沉积层的极片；(4).透明固态电解质的制备：将聚乙烯醇粉末加到去离子水中，在60℃‑100℃下搅拌至透明，在60℃‑100℃温度下再加入磷酸，继续搅拌3‑5h，得到了透明固态电解质；其中，每10ml去离子水中加入1‑10g聚乙烯醇粉末和1‑5g磷酸；(5).“三明治”结构的双电层透明柔性超级电容器的制备：选取步骤(3)中得到的相同的两块覆有石墨烯纳米片基沉积层的极片，将它们竖直浸入上述(4)中的透明固态电解质溶液中，保持5‑20min，其中，浸入部分的长度为极片长度的50～80％；取出之后在室温下干燥10‑24h，将两极片中覆有石墨烯纳米片基沉积层的一面相向放置，贴合，然后在1MP‑10MP压力下对其压制5～15分钟，得到了“三明治”结构的双电层透明柔性超级电容器。