[發(fā)明專利]一種具有自愈合功能的石墨烯柔性超級(jí)電容器及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910995526.0
• 申請(qǐng)日: 2019-10-18
• 公開（公告）號(hào): CN110676070A
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王可;葉碧鋒;王悅輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)中山學(xué)院
• 主分類號(hào): H01G11/26
• 分類號(hào): H01G11/26;H01G11/30;H01G11/36;H01G11/84;H01G11/86
• 代理公司: 51304 成都東恒知盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙)
• 代理人: 何健雄;廖祥文

本發(fā)明公開了一種具有自愈合功能的石墨烯柔性超級(jí)電容器及其制備方法，所述具有自愈合功能的石墨烯柔性超級(jí)電容器，包括石墨烯層和自愈合層，所述聚石墨烯層是一種連續(xù)的、單層或多層純石墨烯薄膜構(gòu)成，所述自愈合層由聚己內(nèi)酯和聚氨酯混合制成，所述具有自愈合功能的石墨烯柔性超級(jí)電容器的制備方法，包括先在金屬表面形成連續(xù)的石墨烯，再滴涂或旋涂自愈合高分子，然后腐蝕掉金屬層，形成了具有連續(xù)石墨烯膜的柔性電容器。本發(fā)明獲得的具有自愈合功能的石墨烯柔性超級(jí)電容器，在大幅度、反復(fù)彎折后具有自恢復(fù)功能，且電阻率穩(wěn)定性高，電容性能不會(huì)發(fā)生大的突變，可廣泛應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)量大、可穿戴的技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超級(jí)電容器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有自愈合功能的石墨烯柔性超級(jí)電容器及其制備方法。

背景技術(shù)

超級(jí)電容器，又叫電化學(xué)電容器，是一種新型的理想儲(chǔ)能器件。它同時(shí)具備傳統(tǒng)的平行板電容器和二次電池的優(yōu)點(diǎn)，如：高電容、高功率密度、可快速充放電、循環(huán)使用壽命長等。超級(jí)電容器從能量儲(chǔ)能機(jī)理可分為電化學(xué)雙層電容器和贗電容器，混合型電容器。

石墨烯是一種由碳原子以SP2方式排列形成的二維納米材料，具有穩(wěn)定的化學(xué)性能、優(yōu)異的機(jī)械性能、良好的導(dǎo)熱導(dǎo)電性能等。石墨烯成為了下一代的電子設(shè)備的優(yōu)選材料，其中在柔性傳感和儲(chǔ)能設(shè)備領(lǐng)域中石墨烯得到了廣泛應(yīng)用。石墨烯的理論比表面積可達(dá)到2630m2/g，其多孔的二維納米結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定的電化學(xué)性能和良好的導(dǎo)電性決定了其可作為一種良好的電容電極材料。

目前，隨著社會(huì)發(fā)展的需要，柔性電子技術(shù)將對(duì)人類的社會(huì)起到很大程度的影響作用。日新月異的電子產(chǎn)品的發(fā)展，這對(duì)柔性電子技術(shù)提出了更多的要求。柔性電子設(shè)備裝置需要被賦予一些更加完備的功能，以滿足需求。例如：可高度拉伸、自愈合、任意形變、防水、彎曲、折疊等。柔性電子器件的研究特別是對(duì)目前的可穿戴的電子設(shè)備的發(fā)展起到至關(guān)重要的作用，該研究領(lǐng)域越來越受到科研人員的青睞。

近年來自愈合的柔性電子材料已經(jīng)受到廣大研究人員的追捧，目前已經(jīng)有不少研究人員將自愈合的功能賦予了超級(jí)電容器，制備出具有在電容器受到外界的機(jī)械損害的情況下能自修復(fù)功能，使其的電容功能恢復(fù)。有文獻(xiàn)報(bào)道，潘欽敏教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)出一種具有全方位自修復(fù)功能的超級(jí)電容器。高義華團(tuán)隊(duì)利用可拉伸還原的石墨烯基纖維彈簧作為可拉伸電極并以自修復(fù)的聚氨酯材料作為保護(hù)殼，制備得到同時(shí)具有可拉伸性能和自修復(fù)的超級(jí)電容器。

專利CN201810296810.4公開一種石墨烯超級(jí)電容器及制作方法，該方法利用石墨烯與高分子復(fù)合制成導(dǎo)電溶液，以聚四氟乙烯或玻璃片作為模板，制備了導(dǎo)電功能薄膜，在該膜片上滴涂或旋涂法將聚己內(nèi)酯和聚氨酯混合溶液附著在導(dǎo)電薄膜表面，烘干后制成柔性超級(jí)電容器。但該專利中作為柔性超級(jí)電容器導(dǎo)電層與純石墨烯膜相比，其導(dǎo)電性能還是相差較大，這也是目前柔性超級(jí)電容器普遍存在的問題。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種具有自愈合功能的石墨烯柔性超級(jí)電容器及其制備方法，解決了上述背景技術(shù)中提到的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種具有自愈合功能的石墨烯柔性超級(jí)電容器，包括石墨烯層和自愈合層，其特征在于所述聚石墨烯層是一種連續(xù)的、單層或多層純石墨烯薄膜構(gòu)成；所述自愈合層由聚己內(nèi)酯和聚氨酯混合制成。

優(yōu)選的，所述的石墨烯層是由化學(xué)氣相沉積法而制成。

優(yōu)選的，所述的石墨烯層厚度為1-1000nm。

一種具有自愈合功能的石墨烯柔性超級(jí)電容器的制備方法，包括如下步驟：

S1：在金屬襯底上利用化學(xué)氣相沉積法連續(xù)沉積石墨烯薄膜層，連續(xù)式隧道爐，制備溫度550℃，制成表面沉積石墨烯的金屬襯底；

S2：將質(zhì)量比為1:1的聚己內(nèi)酯和聚氨酯利用有機(jī)溶劑溶解，攪拌，制成自愈合高分子溶液；