[發(fā)明專利]一種噴墨打印制備出的堆疊型超級電容器及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611061170.6
• 申請日: 2016-11-26
• 公開（公告）號: CN108122685B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳忠?guī)?/a>;包信和;鄭雙好;王森;孫承林
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: H01G11/36
• 分類號: H01G11/36;H01G11/52;H01G11/56;H01G11/26;H01G11/84
• 代理公司: 沈陽晨創(chuàng)科技專利代理有限責任公司 21001
• 代理人: 鄭虹

1.一種噴墨打印制備出的堆疊型超級電容器，其特征在于該電容器為在一基底上，依次集成第一層電極薄膜/第二層隔膜/第三層電極薄膜/固體電解液的任意形狀堆疊型超級電容器；

所述第一層電極薄膜、第三層電極薄膜材料均為：石墨烯或石墨烯復合材料；

所述隔膜為氧化石墨烯；

所述固體電解液為聚乙烯醇/硫酸、聚乙烯醇/硫酸鈉、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽/二氧化硅固體電解液中的一種；

所述電極薄膜的厚度均為0.5-100 μm，隔膜的厚度為0.1-10 μm；

所述堆疊型超級電容器的制備方法如下：

(1)噴墨打印電極漿料的制備

將石墨烯分散于N,N-二甲基甲酰胺（DMF）中，再3000rpm離心30min，取上清液；向得到的上清液中，加入松油醇，上清液和松油醇的體積比為5-20，再旋轉(zhuǎn)減壓蒸發(fā)DMF；所得到的石墨烯/松油醇按體積比為3:1加入乙醇，得到可以噴墨打印的電極漿料；所述的電極漿料濃度為0.1-5 mg mL^-1；

(2) 氧化石墨烯隔膜漿料的制備

氧化石墨烯水分散液采用修正hummers法制得，氧化石墨烯水分散液再與丙二醇混合，氧化石墨烯漿料的濃度為1-10 mg mL^-1，得到韋伯數(shù)的倒數(shù)在2-4之間的氧化石墨烯隔膜漿料；

(3) 堆疊型超級電容器的制備

將打印基底放入打印機，電極漿料裝入打印機的墨盒里，按電腦設(shè)計任意圖案打印出第一層石墨烯電極，重復多次；再在墨盒里裝入氧化石墨烯隔膜漿料，在第一層電極上打印出相同圖案的第二層氧化石墨烯隔膜層，重復多次；然后在隔膜層上打印與第一層電極相同且對稱的第三層電極；再注入固體凝膠電解液，封裝，得到任意形狀堆疊型超級電容器；

所述的第二層氧化石墨烯隔膜層與第一層電極薄膜圖案形狀相同，第二層氧化石墨烯隔膜層比第一層電極薄膜的寬度大10 μm ~500 μm。

2.按照權(quán)利要求1所述的一種噴墨打印制備出的堆疊型超級電容器，其特征在于：所述基底包括聚對苯二甲酸乙二醇酯基底（PET）、聚醚酰亞胺（PEI）或紙張。

3.一種噴墨打印制備出的堆疊型超級電容器的制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

(1)噴墨打印電極漿料的制備

將石墨烯分散于N,N-二甲基甲酰胺（DMF）中，再3000rpm離心30min，取上清液；向得到的上清液中，加入松油醇，上清液和松油醇的體積比為5-20，再旋轉(zhuǎn)減壓蒸發(fā)DMF；所得到的石墨烯/松油醇按體積比為3:1加入乙醇，得到可以噴墨打印的電極漿料；所述的石墨烯電極漿料濃度為0.1-5 mg mL^-1；

(2) 氧化石墨烯隔膜漿料的制備

氧化石墨烯水分散液采用修正hummers法制得，氧化石墨烯水分散液再與丙二醇混合，氧化石墨烯漿料的濃度為1-10 mg mL^-1，得到韋伯數(shù)的倒數(shù)在2-4之間的氧化石墨烯隔膜漿料；

(3) 堆疊型超級電容器的制備

將打印基底放入打印機，電極漿料裝入打印機的墨盒里，按電腦設(shè)計任意圖案打印出第一層石墨烯電極，重復多次；再在墨盒里裝入氧化石墨烯隔膜漿料，在第一層電極上打印出相同圖案的第二層氧化石墨烯隔膜層，重復多次；然后在隔膜層上打印與第一層電極相同且對稱的第三層電極；再注入固體凝膠電解液，封裝，得到任意形狀堆疊型超級電容器；

所述的第二層氧化石墨烯隔膜層與第一層電極薄膜圖案形狀相同，第二層氧化石墨烯隔膜層比第一層電極薄膜的寬度大10 μm ~500 μm。

4.按照權(quán)利要求3所述的一種噴墨打印制備出的堆疊型超級電容器的制備方法，其特征在于：所述的石墨烯為電化學剝離石墨烯、還原氧化石墨烯、液相剝離石墨烯、化學氣相沉積石墨烯、石墨烯復合材料中的一種或多種。

5.按照權(quán)利要求3所述的一種噴墨打印制備出的堆疊型超級電容器的制備方法，其特征在于：所述的重復打印次數(shù)均為1-10次。