[發明專利]石墨烯透明電極及其制造方法和利用它的超級電容器

有效

• 申請號: 201580078256.7
• 申請日: 2015-08-27
• 公開（公告）號: CN107408464B
• 公開（公告）日: 2019-03-26
• 發明（設計）人: 趙敬民;金光燮;金相閔;李承模;金宰玄;李學珠
• 申請（專利權）人: 韓國機械研究院
• 主分類號: H01G11/86
• 分類號: H01G11/86;H01G11/32
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 張瑞;鄭霞

本發明一實施例的石墨烯透明電極，其包含：透明基板、形成在透明基板上的第一石墨烯層、在第一石墨烯層的一表面上單體自聚合而形成的聚合物層、及形成在聚合物層上的第二石墨烯層。另外，本發明一實施例的石墨烯透明電極的制造方法，其包含以下步驟：a)準備包含第一石墨烯層的第一層壓結構和包含第二石墨烯層的第二層壓結構；b)在第一石墨烯層的一表面上單體自聚合而形成聚合物層；c)將第二層壓結構層壓在聚合物層上使聚合物層和第二石墨烯層相接，以制造第三層壓結構；以及d)將第三層壓結構轉印到透明基板上，以使第一石墨烯層和透明基板相接。

技術領域

本發明涉及一種石墨烯透明電極及其制造方法、利用石墨烯透明電極制造的超級電容器。

背景技術

超級電容器(Supercapacitor)是電容非常大的電容器，也被稱為超電容器(Ultracapacitor)或電化學電容器(Electrochemical capacitor)。不同于利用化學反應的電池，超級電容器利用基于離子遷移至電極和電解質界面的簡單的離子遷移或表面化學反應的充電現象。因此，可以實現快速充放電，而且充放電效率高以及具有半永久性循環壽命，從而作為輔助電池或電池替代品來使用。

近來，除了超級電容器的固有性能之外，對提高透明度和柔性等性能越來越重視，以便提高美觀上的滿意度。為此，作為電極材料具有較高的導電性、機械柔性及光學透射率的石墨烯備受關注。

用作電極材料的石墨烯可通過如下方法獲得：使石墨烯氧化物(graphene oxide，GO)還原；或者利用化學氣相沉積法(chemical vapor deposition，CVD)合成到催化劑金屬表面。

被還原的石墨烯氧化物(r-GO)其厚度一般為幾十至幾百納米，當用作電極材料時，存在透明度降低的缺陷。相比之下，通過CVD法合成的石墨烯一般具有幾層至幾十層(afew～a few tens layers)的單層(monolayer)石墨烯層壓結構，而且厚度為幾納米。此外，通過CVD法合成的石墨烯與r-GO相比透明度高。然而，利用通過CVD法合成的石墨烯制造的超級電容器的面積比電容(～5μF/cm²)與非透明的現有超級電容器(電極材料的厚度一般為幾微米)的面積比電容(area-specific capacitance，～4mF/cm²)相比非常低。(Chen,T.；Xue,Y.；Roy,A.K.；Dai,L.ACS Nano 2014,8,1039-1046)

發明內容

技術問題

為了解決如上所述的問題，本發明一方面提供一種可具有優異的透明度和電容的石墨烯透明電極。

本發明另一方面提供一種可具有優異的透明度和電容的石墨烯透明電極的制造方法。

本發明再一方面提供一種包含具有優異的透明度和電容的石墨烯透明電極的超級電容器。

技術方案

本發明一方面提供一種石墨烯透明電極，其包含：透明基板、形成在透明基板上的第一石墨烯層、在第一石墨烯層的一表面上單體自聚合而形成的聚合物層、及形成在聚合物層上的第二石墨烯層。

此時，所述第一石墨烯層和第二石墨烯層分別獨立地可為1層～4層石墨烯。

另外，所述單體可滿足以下結構式1。

[結構式1]

HO─A─NH₂

其中，A是碳原子數為6～30的芳烴。

此時，所述A可以是取代或未取代的選自苯基、聯苯基、萘基、三聯苯基、蒽基、菲基、非那烯基(phenalenyl)、四苯基及芘基中的任何一種。