[發明專利]一種氧化石墨烯基柔性超級電容器的制備方法

有效

• 申請號: 202210496477.8
• 申請日: 2022-05-09
• 公開（公告）號: CN114899016B
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發明（設計）人: 趙瑨云;劉瑞來;陳慧玲;陳正龍;楊鑫
• 申請（專利權）人: 武夷學院
• 主分類號: H01G11/30
• 分類號: H01G11/30;H01G11/86;D01F9/22;D01F1/10;C08F220/06;C08F222/38
• 代理公司: 上海科律專利代理事務所(特殊普通合伙) 31290
• 代理人: 金碎平

本發明提供了一種氧化石墨烯基柔性超級電容器的制備方法，主要包括如下步驟：1)聚丙烯酸/氧化石墨烯接枝聚苯胺互穿網絡聚合物水凝膠正極材料的制備；2)納米孔碳纖維負極材料的制備；3)PVA/KOH凝膠溶液的制備；4)將正極板的一面和負極板的一面通過PVA/KOH凝膠溶液粘結后，在正極板的另一面和負極板的另一面通過PVA/KOH凝膠溶液各粘結一塊PET基板，形成氧化石墨烯基柔性超級電容器。

技術領域

本發明涉及一種氧化石墨烯基柔性超級電容器的制備方法，屬于功能高分子材料和電化學領域。

背景技術

經濟的快速發展，隨之而來的環境污染成為人們迫切需要解決的問題。目前“綠色”觀念深入人心，人們在追求綠色高效清潔能源的同時，要求設備的微型化、可穿戴、柔韌性和便攜性，因此與之匹配的設備需要具有一定的柔韌性。

柔性超級電容器因其使用壽命長、功率高、綠色環保等特點而備受關注，目前已廣泛應用于可穿戴等設備領域。柔性超級電容器又聚合物電解質、柔性電極、隔膜和柔性封裝膜組成，真是由于柔性電極的存在使的封裝材料和工作環境被剛性限制的條件得到改善，不會發生電池泄漏、失效等。柔性超級電容器的電荷存儲和性能很大程度依賴于使用的柔性電極材料。因此在超級電容器的研究過程中，人們為尋找各種性能優異的柔性電活性材料而投入大量的工作。然而很多柔性材料在多次反復彎曲、折疊、拉伸或扭轉之后活性物質脫落、循環穩定性降低，最終導致電容器的能量密度和功率密度降低。因此如何制備比電容大、循環穩定、綠色環保的柔性電極材料成為現今科學研究的熱點。

發明內容：

本發明的目的在于提供一種氧化石墨烯基柔性超級電容器的制備方法，以解決現有技術中所存在的上述問題。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種氧化石墨烯基柔性超級電容器的制備方法，其包括如下步驟：

分別制備正極板、負極板和PVA/KOH凝膠溶液；

將所述正極板的一面和負極板的一面通過PVA/KOH凝膠溶液粘結后，在正極板的另一面和負極板的另一面通過PVA/KOH凝膠溶液各粘結一塊PET基板，形成所述氧化石墨烯基柔性超級電容器；

其中，所述PVA/KOH凝膠溶液的制備方法為：將聚乙烯醇溶解于蒸餾水中，加入KOH，混勻即可。

作為優選方案，所述正極板的制備方法為：

制備氧化石墨烯；

將所述氧化石墨烯分散在蒸餾水中，加入丙烯酸、N,N-亞甲基雙丙烯酰胺和過硫酸銨，分散均勻后，在氮氣保護下，以紫外光照射引發聚合反應，得到聚丙烯酸/氧化石墨烯互穿網絡聚合物水凝膠；

將所述聚丙烯酸/氧化石墨烯互穿網絡聚合物水凝膠加入到濃氨水中，在95～98℃下進行水熱反應后，經抽濾，洗滌、真空干燥得到聚丙烯酸/氨基改性氧化石墨烯互穿網絡聚合物水凝膠；

將聚丙烯酸/氨基改性氧化石墨烯互穿網絡聚合物水凝膠、異丙醇、蒸餾水，鹽酸和苯胺加入混勻后，在冰水浴條件下，質量濃度為10～15％的過硫酸銨水溶液，進行反應，得到聚丙烯酸/氧化石墨烯接枝聚苯胺互穿網絡聚合物水凝膠；

將所述聚丙烯酸/氧化石墨烯接枝聚苯胺互穿網絡聚合物水凝膠、乙炔黑和PTFE混合在無水乙醇中，超聲分散后，涂覆在泡沫鎳表面，干燥后，壓片，得到所述正極板。

作為優選方案，所述氧化石墨烯的制備方法為：

將鱗片石墨和磷酸混勻后，在冰水浴的條件下加入濃硫酸和高錳酸鉀，常溫反應2h后，升溫至50～60℃繼續反應1h，冷卻至室溫，加入冰水和雙氧水，經過抽濾、洗滌、真空干燥，得到氧化石墨烯。

作為優選方案，所述鱗片石墨、磷酸和高錳酸鉀的質量比為(2～4)：(6～10)：(2～5)。