[發明專利]基于石墨烯的超級電容電極材料的制備方法

有效

• 申請號: 201610266672.6
• 申請日: 2016-04-26
• 公開（公告）號: CN105702478B
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發明（設計）人: 張大勇;金智;史敬元;彭松昂
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H01G11/32
• 分類號: H01G11/32;H01G11/86
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司11228
• 代理人: 張瑾

技術領域

本發明涉及復合材料技術領域，尤其涉及一種基于石墨烯的超級電容電極材料的制備方法。

背景技術

石墨烯是一種碳質新材料，目前常規的石墨烯制備方法包括化學氣相沉積法、外延生長法、氧化還原法以及電化學剝離法，其中，電化學剝離法由于具有高效環保的優點，而迅速得到推廣和應用。石墨烯由于具有極高的比表面積，問世不久就被應用于超級電容器的制備，而且，這種基于石墨烯的超級電容電極材料通常為金屬-石墨烯復合材料，例如鋁基-石墨烯復合材料，其制備方法為將石墨烯膠體懸浮液涂覆或噴涂在采用機械涂覆或噴涂等工藝使石墨烯溶液在鋁等電子集流體(例如鋁箔)的表面上，經過干燥處理，以形成鋁基-石墨烯復合材料。

在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術中至少存在如下技術問題：

現有的基于石墨烯的超級電容電極材料通常為金屬-石墨烯復合材料，其制備方法操作復雜，不利于批量制備，而且，制備需要使用金屬箔作為電子集流體，因此制備成本比較高。

發明內容

本發明提供的基于石墨烯的超級電容電極材料的制備方法，能夠有效地增加超級電容器的能量密度，降低超級電容器的制備成本，并且其制備方法操作簡單，適用于大批量制備。

本發明提供一種基于石墨烯的超級電容電極材料的制備方法，包括：

將石墨箔依次從與直流電源的正極連接的第一轉軸和與所述直流電源的負極連接的第二轉軸之間，所述第一轉軸和與所述直流電源的負極連接的第三轉軸之間通過，以在所述石墨箔的與所述第一轉軸接觸的一側發生電化學剝離反應形成石墨烯，從而完成石墨箔單側石墨烯化處理；

其中，所述第一轉軸的部分置于反應設備的電解質溶液中，所述第一轉軸的外圍包覆著PVA海綿；

將經過所述石墨箔單側石墨烯化處理的石墨箔經由若干個定向轉軸導入裝有水溶液的清洗設備中進行清洗，以及導入干燥設備中進行干燥，以得到基于石墨烯的超級電容電極材料。

優選地，所述第一轉軸的位于所述電解質溶液中的部分與完全位于所述電解質溶液中的第四轉軸接觸，以使得接觸部分的PVA海綿處于壓縮狀態。

優選地，所述電解質溶液為硫酸、氫氧化鉀或者硫酸銨水溶液。

本發明實施例提供的基于石墨烯的超級電容電極材料的制備方法，將石墨箔依次從與直流電源的正極連接的第一轉軸和與所述直流電源的負極連接的第二轉軸之間，所述第一轉軸和與所述直流電源的負極連接的第三轉軸之間通過，以在所述石墨箔的與所述第一轉軸接觸的一側發生電化學剝離反應形成石墨烯，從而完成石墨箔單側石墨烯化處理；其中，所述第一轉軸的部分置于反應設備的電解質溶液中，所述第一轉軸的外圍包覆著PVA海綿；將經過所述石墨箔單側石墨烯化處理的石墨箔經由若干個定向轉軸導入裝有水溶液的清洗設備中進行清洗，以及導入干燥設備中進行干燥，以得到基于石墨烯的超級電容電極材料。與現有技術相比，能夠有效地增加超級電容器的能量密度，降低超級電容器的制備成本，并且其制備方法操作簡單，適用于大批量制備。

附圖說明

圖1為本發明一實施例基于石墨烯的超級電容電極材料的制備方法的流程圖；

圖2為本發明另一實施例基于石墨烯的超級電容電極材料的制備方法的流程圖。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

本發明提供一種基于石墨烯的超級電容電極材料的制備方法，如圖1所示，所述方法包括：

將石墨箔依次從與直流電源的正極連接的第一轉軸和與所述直流電源的負極連接的第二轉軸之間，所述第一轉軸和與所述直流電源的負極連接的第三轉軸之間通過，以在所述石墨箔的與所述第一轉軸接觸的一側發生電化學剝離反應形成石墨烯，從而完成石墨箔單側石墨烯化處理；

其中，所述第一轉軸的部分置于反應設備的電解質溶液中，所述第一轉軸的外圍包覆著PVA海綿；

將經過所述石墨箔單側石墨烯化處理的石墨箔經由若干個定向轉軸導入裝有水溶液的清洗設備中進行清洗，以及導入干燥設備中進行干燥，以得到基于石墨烯的超級電容電極材料。