[發(fā)明專利]一種石墨烯柔性復(fù)合電極、其制備方法及柔性超級電容器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710533489.2
• 申請日: 2017-07-03
• 公開（公告）號: CN107221447B
• 公開（公告）日: 2019-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉躍文;周旭峰;劉兆平
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所
• 主分類號: H01G11/28
• 分類號: H01G11/28;H01G11/68;H01G11/86
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵

1.一種石墨烯柔性復(fù)合電極，其特征在于，包括：聚二甲基硅氧烷基底、三維石墨烯集流體和電極活性材料；

所述三維石墨烯集流體的一部分填充于所述聚二甲基硅氧烷基底中，另一部分負載所述電極活性材料。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯柔性復(fù)合電極，其特征在于，所述電極活性材料為聚苯胺。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的石墨烯柔性復(fù)合電極，其特征在于，所述電極活性材料在三維石墨烯集流體上的負載量為1～3mg/cm²；

所述聚二甲基硅氧烷基底中被三維石墨烯集流體填充的厚度小于聚二甲基硅氧烷基底的總厚度。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯柔性復(fù)合電極，其特征在于，所述三維石墨烯集流體包括叉指狀集流體。

5.一種權(quán)利要求1～4中任一項所述的石墨烯柔性復(fù)合電極的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

a)以泡沫金屬片為模板，利用化學(xué)氣相沉積法在所述模板上生長沉積三維石墨烯，經(jīng)化學(xué)刻蝕除去所述泡沫金屬片后得到三維石墨烯集流體；

b)在聚二甲基硅氧烷薄膜表面涂布聚二甲基硅氧烷膠體，將三維石墨烯集流體的一部分置于所述膠體中，加熱固化，形成一體式基底-集流體；

c)利用電化學(xué)沉積法在所述一體式基底-集流體中的三維石墨烯集流體上沉積電極活性材料，得到石墨烯柔性復(fù)合電極。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述三維石墨烯集流體包括叉指狀集流體；

所述叉指狀集流體通過以下方式獲得：

a1)以泡沫金屬片為模板，利用化學(xué)氣相沉積法在所述模板上生長沉積三維石墨烯，經(jīng)化學(xué)刻蝕除去所述泡沫金屬片后得到三維石墨烯集流體；

a2)利用激光束對所述三維石墨烯集流體進行光刻，得到叉指狀集流體。

7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的制備方法，其特征在于，所述泡沫金屬片為泡沫鎳片、泡沫銅片或泡沫鐵片；

所述化學(xué)氣相沉積法以氫氣和甲烷為反應(yīng)氣體。

8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的制備方法，其特征在于，所述聚二甲基硅氧烷薄膜通過以下方式獲得：

將聚二甲基硅氧烷與固化劑混合并涂布于基板表面，經(jīng)加熱固化，在所述基板表面形成聚二甲基硅氧烷薄膜；

所述聚二甲基硅氧烷與固化劑的質(zhì)量比為10∶1；

所述步驟c)包括：

以所述一體式基底-集流體為工作電極，鉑片為對電極，Ag-AgCl為參比電極，以含有苯胺和硫酸的水溶液為電解液，進行電化學(xué)沉積，在一體式基底-集流體中的三維石墨烯集流體上沉積形成聚苯胺電極活性材料，得到石墨烯柔性復(fù)合電極。

9.一種柔性超級電容器，其特征在于，包括權(quán)利要求1～4中任一項所述的石墨烯柔性復(fù)合電極或權(quán)利要求5～8中任一項所述的制備方法制得的石墨烯柔性復(fù)合電極。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述柔性超級電容器，其特征在于，所述柔性超級電容器包括柔性微型超級電容器和柔性非微型超級電容器；

所述柔性非微型超級電容器為三明治結(jié)構(gòu)；所述柔性微型超級電容器包含叉指狀集流體；

所述柔性超級電容器中的電解質(zhì)為PVA-H₂SO₄凝膠電解質(zhì)。