[發明專利]一種維綸織物基石墨烯/二氧化錳電極材料的制備方法

在審

• 申請號: 201911138415.4
• 申請日: 2019-11-20
• 公開（公告）號: CN110970234A
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 張雨凡;陳宇岳
• 申請（專利權）人: 南通紡織絲綢產業技術研究院;蘇州大學
• 主分類號: H01G11/86
• 分類號: H01G11/86;H01G11/68;H01G11/30;H01G11/36;H01G11/46;C01G45/02;B82Y30/00
• 代理公司: 佛山粵進知識產權代理事務所(普通合伙) 44463
• 代理人: 張敏

本發明公開了一種維綸織物基石墨烯/二氧化錳電極材料的制備方法，包括以下步驟：(1)氧化石墨烯涂覆處理維綸織物；(2)還原氧化石墨烯：a、在80?100℃條件下，將氧化石墨烯涂層維綸織物浸入還原劑溶液中1?2h，取出水洗、烘干；b、再置于700?900W微波爐中高火加熱1?3s，得到石墨烯涂層維綸織物；(3)沉積二氧化錳：采用電化學沉積在石墨烯涂層維綸織物表面沉積二氧化錳。本發明采用石墨烯?維綸復合材料作為電極集流體，提高了電極材料的柔性性能，并且通過無毒簡易的二次還原以及環境友好的電化學沉積二氧化錳金屬氧化物，使得電極材料電化學性能大大提升，為進一步開發環保、柔性、輕質、卓越性能的柔性電容器、電池電極提供基礎。

技術領域

本發明涉及電容器電極材料領域，尤其涉及一種維綸織物基石墨 烯/二氧化錳電極材料的制備方法。

背景技術

近年來，可穿戴電子產品以及電子織物在通訊、醫療、時尚及國 防等領域廣泛應用，驅使著電子器件與服裝結合的技術的發展，然而 其能源供應問題已成為人們日益關注的話題，因此開發具有環保、柔 性、輕質、卓越性能的儲能設備是十分必要的。

能源是世界發展不可缺少的戰略資源。社會持續高速發展的同時， 化石燃料、煤炭等能源的用量急劇增加以至于呈現出枯竭的勢頭，擺 在人類面前的是前所未有的能源短缺危機，因此開發新型能量轉化和 儲存裝置是新能量領域的研究熱點。超級電容器作為一種新型的能源 貯存裝置，具有環境友好、適用溫度范圍高、較快的充放電速率、超 高的功率密度等優勢。其中將紡織品應用于超級電容器電極材料是研 究人員研究的熱點之一。

金屬氧化物是一種理論電容量較大的贗電容材料，其中二氧化錳 具有較高的比電容、循環性能優異、電化學性能突出等優勢，且錳元 素儲量大，價格便宜環境友好，因此被廣泛應用于超級電容器領域。

碳材料具有高比表面積、綠色環保、價格低廉、導電性好等特點， 由于其優異的機械性能和雙層電容性能，具有作為超級電容器電極材 料的巨大潛力。并且新型碳材料石墨烯更具有諸多優點，如較高的載 流子遷移率、高理論比表面積、高熱導率、力學強度等。但一方面， 石墨烯單獨作為電極材料具有一定的缺陷，石墨烯自身片層之間很容 易發生團聚，會導致減小石墨烯與電解質離子的接觸面積，進而減小 超級電容器的比電容，同時石墨烯的比表面積較大，使得其容易與電 解質發生反應并在表面形成一層隔膜，從而增大電極材料損耗。另一 方面，利用石墨烯對紡織品材料進行處理用作超級電容器電極材料的技術中，通常是采用傳統浸漬法、原位生長法或機械混合法等，經過 處理并還原后的復合電極材料，存在一定的缺點，如起到決定性導電 作用的石墨烯吸附量較少，電阻較大，導電性能得不到顯著提升。而 通過添加交聯劑或粘合劑的方式來增加石墨烯在紡織品表面的吸附 量，會嚴重影響柔性電極的手感以及機械性能。并且常規采用的棉等 天然纖維，其化學穩定性差，而大部分化學纖維吸水性能較差，采用 傳統方法難以與石墨烯結合。因此，針對上述問題，有必要提出進一 步地解決方案。

發明內容

本發明旨在提供一種維綸織物基石墨烯/二氧化錳電極材料的制 備方法，以克服現有技術中存在的不足。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案是：

一種維綸織物基石墨烯/二氧化錳電極材料的制備方法，包括以 下步驟：

(1)氧化石墨烯涂覆處理維綸織物：

a、將氧化石墨烯水溶膠涂覆在維綸織物一表面后在100-150℃ 條件下烘干8-12min；

b、重復上一步驟處理維綸織物另一表面，得到雙面氧化石墨烯 涂層維綸織物；

(2)還原氧化石墨烯：

a、在80-100℃條件下，將雙面氧化石墨烯涂層維綸織物浸入還 原劑溶液中1-2h，取出去離子水水洗、烘干；