[發明專利]石墨烯超級電容器

有效

• 申請號: 201610153902.8
• 申請日: 2016-03-16
• 公開（公告）號: CN105761948B
• 公開（公告）日: 2018-10-26
• 發明（設計）人: 李兵;吳秋菊;?，?/a>;姚建勛
• 申請（專利權）人: 遼寧博艾格電子科技有限公司
• 主分類號: H01G11/86
• 分類號: H01G11/86;H01G11/30;H01G11/32;H01G11/46;H01G11/12
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11369
• 代理人: 史霞

本發明公開了一種氧化鋁負載型石墨烯的制備方法，并提供了一種使用所述氧化鋁負載型石墨烯為電極活性材料的石墨烯超級電容器，包括：金屬殼體，其具有一開口端和一封閉端，所述封閉端開設有多個凹槽，所述封閉端向外延伸設置有極柱；多個電極體，其分別容置在所述金屬殼體的容納腔內，相鄰兩個電極體分別作為正極電極體和負極電極體，每個電極體包括集電極以及涂覆在所述集電極表面上的膠粘劑和氧化鋁負載型石墨烯，所述膠粘劑和所述氧化鋁負載型石墨烯的質量百分比分別為1％～5％和95％～99％，且膠粘劑和氧化鋁負載型石墨烯的涂覆厚度為5～50μm。本發明提供的石墨烯超級電容器具有可逆容量大、制造成本低且工藝簡單的優點。

技術領域

本發明涉及一種石墨烯超級電容器。更具體地說，本發明涉及一種石墨烯超級電容器。

背景技術

超級電容器作為儲能元件，其性能介于電化學電池和傳統電容之間。具有充放電時間短、使用壽命長、溫度特性好、節約能源和綠色環保等特點，其根據機理分為雙層電容器、贗電容器和混合電容器。

石墨烯獨特的二維結構和出色的物理特性，使其在超級電容器中的應用具有極大地潛力。與傳統德爾多孔碳材料相比，石墨烯具有非常高的導電性，大的比表面積及大量的層間構造，從而成為雙電層電容器較有前景的電極材料的選擇。但是石墨烯在制備過程中容易發生堆疊，影響石墨烯材料在電解質中的分散性和表面可浸潤性，降低了石墨烯材料的有效比表面積和電導率。因此，避免石墨烯堆疊是制備高能量密度和高功率密度石墨烯超級電容器的技術難題。

發明內容

為了解決上述問題，本發明設計開發了一種石墨烯超級電容器，該石墨烯超級電容器在100mA/g的充放電電流密度下，首次可逆容量為1600mAh/g，且經過30次循環后，可逆容量仍可達1500mAh/g。

本發明還有一個目的是提供的石墨烯超級電容器能夠解決極板和殼體焊接工藝復雜的問題，以及解決因焊接位置不準確而影響石墨烯超級電容器的性能的問題。

為了達到上述目的，本發明提供了一種氧化鋁負載型石墨烯的制備方法，包括以下步驟：

步驟一、采用Hummers法制備氧化石墨烯粉末，將所述氧化石墨烯粉末在H₂氣氛下以及一定的溫度下還原制備石墨烯；

步驟二、將硝酸鋁溶解在一定質量的水中，得硝酸鋁溶液，按照所述石墨烯和所述硝酸鋁的質量比為100：0.1～10的比例關系，向所述硝酸鋁溶液中加入所述石墨烯，并調節pH值至7.5，攪拌均勻后置于高壓反應釜中進行水熱反應，所述水熱反應的反應溫度為180～200℃，反應時間為4～10h；

步驟三、對高壓反應釜中的產物進行過濾洗滌及烘干，得到氧化鋁負載型石墨烯。

使用上述制備的氧化鋁負載型石墨烯為電極活性材料，本發明提供了一種石墨烯超級電容器，包括：

金屬殼體，其具有一開口端和一封閉端，所述封閉端開設有多個凹槽，所述封閉端向外延伸設置有極柱；

多個電極體，其分別容置在所述金屬殼體的容納腔內，所述多個電極體依次排列，并且相鄰兩個電極體分別作為正極電極體和負極電極體，每個電極體包括集電極以及涂覆在所述集電極表面上的膠粘劑和氧化鋁負載型石墨烯，所述膠粘劑和所述氧化鋁負載型石墨烯的質量百分比分別為1％～5％和95％～99％，且所述膠粘劑和所述氧化鋁負載型石墨烯在所述集電極表面的涂覆厚度為5～50μm，其中，所述膠粘劑為熱固性環氧樹脂膠粘劑；

電解液，其填充在所述金屬殼體的容納腔內，所述電解液中的電解質為四氟硼酸四乙基銨。