[發明專利]一種基于石墨烯復合膜的柔性可拉伸超級電容器及其制備

在審

• 申請號: 201611078580.1
• 申請日: 2016-11-30
• 公開（公告）號: CN106803462A
• 公開（公告）日: 2017-06-06
• 發明（設計）人: 陳濤;李寧;呂甜;姚瑤
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: H01G11/30
• 分類號: H01G11/30;H01G11/36;H01G11/84;H01G11/86
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司31225
• 代理人: 王小榮

1.一種基于石墨烯復合膜的柔性可拉伸超級電容器，其特征在于，所述的電容器包括兩側的電極板以及位于兩塊電極板中間的電解質層，所述的電極板包括聚二甲基硅氧烷基底板以及覆蓋在聚二甲基硅氧烷基底板一側的石墨烯/二硫化鉬復合膜，所述電解質層為聚乙烯醇/磷酸水凝膠體系。

2.根據權利要求1所述的一種基于石墨烯復合膜的柔性可拉伸超級電容器，其特征在于，所述的石墨烯/二硫化鉬復合膜中二硫化鉬的質量百分比為0～80％。

3.根據權利要求1所述的一種基于石墨烯復合膜的柔性可拉伸超級電容器，其特征在于，所述的電解質層的厚度為5～10μm，所述聚乙烯醇/磷酸水凝膠體系中聚乙烯醇和磷酸的質量相同。

4.一種如權利要求1～3任一所述基于石墨烯復合膜的柔性可拉伸超級電容器的制備，其特征在于，包括以下幾個步驟：

(1)通過化學氣相沉積法在泡沫鎳基底表面生長石墨烯，然后將泡沫鎳基底刻蝕掉，得到石墨烯泡沫；

(2)在步驟(1)所得石墨烯泡沫表面通過水熱法合成二硫化鉬，得到石墨烯/二硫化鉬復合材料；

(3)將石墨烯/二硫化鉬復合材料轉移并按壓到聚二甲基硅氧烷基底板一側表面，得到電極板，并在電極板上帶有石墨烯/二硫化鉬復合膜的一側涂覆聚乙烯醇/磷酸水凝膠，得到涂覆聚乙烯醇/磷酸水凝膠的電極板；

(4)將兩塊涂覆聚乙烯醇/磷酸水凝膠的電極板壓接，得到所述基于石墨烯復合膜的柔性可拉伸超級電容器。

5.根據權利要求4所述的一種基于石墨烯復合膜的柔性可拉伸超級電容器的制備，其特征在于，所述的化學氣相沉積法以甲烷為碳源，以氬氣和氫氣的混合氣體為載氣；其中，氬氣和氫氣的體積比為10：(2～3)，氬氣和甲烷的體積比為40：(1～3)，反應溫度為900～1000℃，所得石墨烯泡沫的厚度為1～1.6mm。

6.根據權利要求4所述的一種基于石墨烯復合膜的柔性可拉伸超級電容器的制備，其特征在于，刻蝕所述的泡沫鎳基底的物質為氯化鐵和鹽酸的混合溶液，其中，氯化鐵和鹽酸混合溶液中氯化鐵和HCl的摩爾濃度比為1：(1～3)。

7.根據權利要求4所述的一種基于石墨烯復合膜的柔性可拉伸超級電容器的制備，其特征在于，所述水熱法包括以下步驟：將鉬酸鈉和硫脲以摩爾比1：(2～4)混合并溶解于去離子水中，調節pH值小于1，得到前驅體溶液，然后將石墨烯泡沫放入所述前驅體溶液中，在180～220℃條件下反應20～25h，產物經去離子水和無水乙醇交替洗滌3～6次，干燥，即得石墨烯/二硫化鉬復合材料。

8.根據權利要求7所述的一種基于石墨烯復合膜的柔性可拉伸超級電容器的制備，其特征在于，所述前驅體溶液的濃度為0.002～0.065mol/L。

9.根據權利要求4所述的一種基于石墨烯復合膜的柔性可拉伸超級電容器的制備，其特征在于，所述聚二甲基硅氧烷基底板通過以下步驟制得：將聚二甲基硅氧烷的基本成分與固化劑按質量比(9～11)：1進行混合，攪拌3～10min，低壓抽真空10～30min，倒入模具中，在70～80℃下固化40～60min，即得聚二甲基硅氧烷基底板，所述固化劑為道康寧DC184。

10.根據權利要求4所述的一種基于石墨烯復合膜的柔性可拉伸超級電容器的制備，其特征在于，所述聚乙烯醇/磷酸水凝膠通過以下方法制得：將聚乙烯醇溶解于去離子水中，其中聚乙烯醇的質量與水的體積比為1：(9～11)，在85～95℃的溫度下攪拌15～25h，然后添加與聚乙烯醇等質量的磷酸，均勻攪拌至澄清即得聚乙烯醇/磷酸水凝膠。