本發(fā)明屬于超級(jí)電容器技術(shù)及新材料合成領(lǐng)域，具體涉及一種柔性全固態(tài)超級(jí)電容器電極的制備方法。

背景技術(shù)：

可彎曲、環(huán)境友好、廉價(jià)和安全的能量存儲(chǔ)設(shè)備吸引了人們對(duì)柔性電子設(shè)備應(yīng)用濃厚的興趣。近年來(lái)，新型電極材料受到極大地關(guān)注，主要使用碳納米管或石墨烯等可彎曲電極應(yīng)用于柔性超級(jí)電容器。迄今為止，大多數(shù)柔性超級(jí)電容器使用液態(tài)電解質(zhì)，液態(tài)電解質(zhì)通常對(duì)環(huán)境不友好，且需要配套電解液的封裝材料和電容器的包裝材料。這些封裝材料和包裝材料增加了超級(jí)電容器的重量和體積，其不適合應(yīng)用于輕便的、薄的設(shè)備。另外，含有電解液的電容器的各部件間不能完整的構(gòu)成一體，降低了超級(jí)電容器的電化學(xué)性能和穩(wěn)定性。因此，發(fā)展柔性全固態(tài)超級(jí)電容器電極是特別適用與可彎曲、可穿戴和小型化的電子設(shè)備。

發(fā)展柔性全固態(tài)超級(jí)電容器電極需重點(diǎn)從以下幾個(gè)方面考慮：（1）高性能電極材料的設(shè)計(jì)；（2）強(qiáng)化電極與電解質(zhì)間的界面；（3）提高可彎曲性；（4）簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。

石墨烯，作為碳材料，已被廣泛用于能量轉(zhuǎn)換、儲(chǔ)能設(shè)備如燃料電池、超級(jí)電容器和鋰離子電池的電極。石墨烯材料由于其獨(dú)特的物理性能和化學(xué)性能，已取代傳統(tǒng)的碳材料應(yīng)用于超級(jí)電容器上。石墨烯及各種形貌的石墨烯衍生物被認(rèn)為是很有潛力的超級(jí)電容器電極材料?，F(xiàn)有技術(shù)中有人制備了三維、硼、氮共摻雜的高效石墨烯材料作為超級(jí)電容器電極材料。近來(lái)，還有人采用活性的石墨烯電極和離子液體制備了高性能超級(jí)電容器。

在碳紙上負(fù)載石墨烯（多孔石墨烯/碳紙），其作為可彎曲的、無(wú)粘結(jié)劑的電極能夠應(yīng)用于高效、柔性的全固態(tài)超級(jí)電容器電極。多孔石墨烯/碳紙電極中的多孔結(jié)構(gòu)能顯著增大石墨烯的表面積，進(jìn)而增大其比電容。微孔結(jié)構(gòu)的碳紙作為電極載體能增強(qiáng)電極與電解質(zhì)間的結(jié)合力，有利于在電極中的離子擴(kuò)散和電子傳輸。碳紙優(yōu)異的機(jī)械穩(wěn)定性和可彎曲性使得全固態(tài)超級(jí)電容器電極具有很好的柔性性質(zhì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)上述現(xiàn)狀，旨在提供一種柔性全固態(tài)超級(jí)電容器電極的制備方法，使制得的電極表現(xiàn)出高的比電容、能量密度和功率密度，以及良好的循環(huán)穩(wěn)定性。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種柔性全固態(tài)超級(jí)電容器電極的制備方法，包括如下步驟

a）、配置氧化石墨烯水溶液；

b）、將兩片碳紙分別作為正電極材料和負(fù)電極材料，垂直置于含有氧化石墨烯水溶液的燒杯中；

c）、給電極兩側(cè)提供電壓，持續(xù)一段時(shí)間后將電極在常溫下烘干；

d）、將電極置于氫氣中加熱一段時(shí)間即得到柔性全固態(tài)超級(jí)電容器電極。

所述的一種柔性全固態(tài)超級(jí)電容器電極的制備方法，其特征在于，所述的氧化石墨烯水溶液濃度為0.2—0.9mg/mL。

所述的一種柔性全固態(tài)超級(jí)電容器電極的制備方法，其兩片碳紙之間的距離為3—30mm。

所述的一種柔性全固態(tài)超級(jí)電容器電極的制備方法，其步驟c）的電壓為1—10V、持續(xù)時(shí)間為5—24h。

所述的一種柔性全固態(tài)超級(jí)電容器電極的制備方法，其步驟d）加熱溫度為250—500℃、加熱時(shí)間為0.5—6h。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明方法工藝簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)，而且成本適中，依照本方法制備出的柔性全固態(tài)超級(jí)電容器電極，表現(xiàn)出高的比電容、能量密度和功率密度，以及良好的循環(huán)穩(wěn)定性。

附圖說(shuō)明

圖1和圖2是本發(fā)明實(shí)施例1中全固態(tài)超級(jí)電容器電極的掃描電鏡照片；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例1中彎曲后的全固態(tài)超級(jí)電容器的實(shí)物照片；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例1中全固態(tài)超級(jí)電容器電極彎曲前后的循環(huán)伏安曲線（掃速為25 mV/s）。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

參照?qǐng)D1至圖4所示，本發(fā)明通過(guò)電化學(xué)沉積法在碳紙上負(fù)載多孔石墨烯（多孔石墨烯/碳紙），可被用作柔性全固態(tài)超級(jí)電容器電極。

大孔結(jié)構(gòu)的碳紙作為電極載體使電極與電解質(zhì)間結(jié)合得更緊，對(duì)離子擴(kuò)散和電子傳輸均有幫助。

多孔石墨烯/碳紙優(yōu)異的機(jī)械穩(wěn)定性和和可彎曲性使全固態(tài)超級(jí)電容器電極具有很好的柔性性質(zhì)。

基于多孔石墨烯/碳紙制得的全固態(tài)超級(jí)電容器電極表現(xiàn)出高的比電容、能量密度和功率密度，以及良好的循環(huán)穩(wěn)定性。

實(shí)施例1：

a）、配置氧化石墨烯水溶液，溶液濃度為0.5 mg/mL；

b）、將兩片碳紙分別作為正電極材料和負(fù)電極材料，垂直置于含有氧化石墨烯水溶液的燒杯中，相距10mm；

c）、給電極兩側(cè)提供6V的電壓，持續(xù)10h后將電極在常溫下烘干；

d）、將電極置于氫氣中在300°C下加熱2h即得到所述柔性全固態(tài)超級(jí)電容器電極。

實(shí)施例2：

a）、配置氧化石墨烯水溶液，溶液濃度為0.8mg/mL；

b//將兩片碳紙分別作為正電極材料和負(fù)電極材料，垂直置于含有氧化石墨烯水溶液的燒杯中，相距25mm；

c）、給電極兩側(cè)提供9V的電壓，持續(xù)8h后將電極在常溫下烘干；

d、將電極置于氫氣中在450°C下加熱5h即得到所述柔性全固態(tài)超級(jí)電容器電極。

實(shí)施例3：

a）、配置氧化石墨烯水溶液，溶液濃度為0.2mg/mL；

b）、將兩片碳紙分別作為正電極材料和負(fù)電極材料，垂直置于含有氧化石墨烯水溶液的燒杯中，兩片碳紙之間的距離為3mm；

c）、給電極兩側(cè)提供10V的電壓，持續(xù)5h后將電極在常溫下烘干；

d）、將電極置于氫氣中在250°C下加熱6h即得到所述柔性全固態(tài)超級(jí)電容器電極。

實(shí)施例4：

a）、配置氧化石墨烯水溶液，溶液濃度為0.9mg/mL；

b）、將兩片碳紙分別作為正電極材料和負(fù)電極材料，垂直置于含有氧化石墨烯水溶液的燒杯中，兩片碳紙之間的距離為30mm；

c）、給電極兩側(cè)提供1V的電壓，持續(xù)24h后將電極在常溫下烘干；

d）、將電極置于氫氣中在500°C下加熱0.5h即得到所述柔性全固態(tài)超級(jí)電容器電極。

上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本發(fā)明的原理及其功效，以及部分運(yùn)用的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。