為聚乙烯醇、水、質(zhì)量分數(shù)為98%的硫酸按照質(zhì)量比1:10:1組成的混合溶液；步驟(7)中的電解質(zhì)溶液為水、質(zhì)量分數(shù)為98%的硫酸按照質(zhì)量比10:1組成的混合溶液。
[0021]作為另一個優(yōu)選，步驟(4)中的聚合物溶液為聚偏氟乙烯的N，N-二甲基甲酰胺溶液，步驟(7)中的聚合物電解質(zhì)為聚偏氟乙烯、N，N-二甲基甲酰胺、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽按照質(zhì)量比1:6.3:2.5組成的混合溶液；步驟(7)中的電解質(zhì)溶液為N，N- 二甲基甲酰胺、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽按照質(zhì)量比6.3:2.5組成的混合溶液。
[0022]步驟(3)和步驟(6)中的氧化石墨烯還原為現(xiàn)有技術(shù)，在此不進行陳述。
[0023]下面通過實施例對本發(fā)明進行具體描述，本實施例只用于對本發(fā)明做進一步的說明，不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)上述發(fā)明的內(nèi)容做出一些非本質(zhì)的改變和調(diào)整均屬本發(fā)明的保護范圍。
[0024]實施例1
1)將I重量份的氧化石墨烯原料溶于50重量份的去離子水，在超聲浴中處理，得到2%質(zhì)量分數(shù)氧化石墨烯分散液；
2)將氧化石墨烯分散液用100微米口徑的紡絲頭擠出到凝固液中，所得凝膠纖維靜置后取出，以單根形態(tài)在室溫下自然干燥，得到氧化石墨烯纖維；
4)將氧化石墨烯纖維置于質(zhì)量分數(shù)50%氫碘酸水溶液中，95攝氏度下還原12小時，在乙醇與水的混合溶劑(體積比1:1)中浸泡12小時以上，后取出并在室溫下自然干燥24小時，得到石墨烯纖維，作為同軸石墨烯纖維中的軸；
5)將石墨烯纖維涂覆質(zhì)量分數(shù)為20%聚乙烯醇的水溶液，在室溫下干燥4小時以上，在石墨烯纖維外得到聚合物層。
[0025]6)將聚乙烯醇包覆的石墨烯纖維浸涂上氧化石墨烯凝膠，作為同軸石墨烯纖維殼層的前驅(qū)體。
[0026]7)將上述纖維置于質(zhì)量分數(shù)為50%氫碘酸水溶液和乙醇按照體積比1:1組成的混合液中，95攝氏度下還原12小時，在乙醇與水的混合溶劑(體積比1:1)中浸泡以洗去碘等雜質(zhì)，后取出并在室溫下自然干燥24小時；
8)將上述纖維浸涂一層凝膠電解質(zhì)(聚乙烯醇、水、質(zhì)量分數(shù)為98%的硫酸按照質(zhì)量比1:10:1組成的混合溶液)，并在水、質(zhì)量分數(shù)為98%的硫酸按照質(zhì)量比10:1組成的混合溶液中充分溶脹，即得到石墨烯基同軸纖維超級電容器。
[0027]實施例2
1)將I重量份的氧化石墨烯原料溶于1000重量份的去離子水，在超聲浴中處理，得到0.1%質(zhì)量分數(shù)氧化石墨稀分散液；
2)將氧化石墨烯分散液用500微米口徑的紡絲頭擠出到凝固液中，所得凝膠纖維靜置后取出，以多股形態(tài)在室溫下自然干燥，得到氧化石墨烯纖維；
4)將氧化石墨烯纖維置于質(zhì)量分數(shù)為50%氫碘酸水溶液中，95攝氏度下還原12小時，在乙醇與水的混合溶劑中浸泡12小時以上，后取出并在室溫下自然干燥24小時，得到石墨烯纖維，作為同軸石墨烯纖維中的軸；
5)將石墨烯纖維涂覆包裹質(zhì)量分數(shù)為30%聚偏氟乙烯的N，N-二甲基甲酰胺溶液，在室溫下干燥4小時以上。
[0028]6)將聚偏氟乙烯包覆的石墨烯纖維浸涂上氧化石墨烯凝膠，作為同軸石墨烯纖維殼層的前驅(qū)體。
[0029]7)將上述纖維置于質(zhì)量分數(shù)為50%氫碘酸水溶液和乙醇按照體積比1:1組成的混合液中，95攝氏度下還原12小時，在乙醇與水的混合溶劑(體積比1:1)中浸泡以洗去碘等雜質(zhì)，后取出并在室溫下自然干燥24小時；
8)將上述纖維浸涂一層凝膠電解質(zhì)(聚偏氟乙烯:N，N- 二甲基甲酰胺:1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽=1:6.3:2.5)，并在1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽溶液(N，N- 二甲基甲酰胺:1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽=6.3:2.5)中充分溶脹，即得到石墨烯基同軸纖維超級電容器。
【主權(quán)項】
1.一種同軸石墨烯纖維超級電容器，其特征在于，所述電容器為四層結(jié)構(gòu)的纖維，長度為0.5~20厘米，包括位于中心的石墨烯軸纖維、包覆于石墨烯軸纖維外的聚合物層，位于聚合物層外側(cè)的石墨烯管狀纖維以及位于石墨烯管狀纖維外側(cè)的聚合物層，所述石墨烯軸纖維的直徑為20~150 μ m，石墨烯軸纖維的質(zhì)量線密度與石墨烯管狀纖維的質(zhì)量線密度一致。2.—種權(quán)利要求1所述的同軸石墨烯纖維超級電容器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將I重量份的氧化石墨烯溶于50-1000重量份的去離子水中，分散后得到質(zhì)量分數(shù)為0.1-2%的氧化石墨烯分散液； (2)將氧化石墨烯分散液用100-500微米口徑的紡絲頭擠出到凝固液中，得到凝膠纖維；將所得的凝膠纖維靜置后取出，以單根形態(tài)或多股形式在室溫下自然干燥，得到氧化石墨烯纖維； (3)將步驟2得到的氧化石墨烯纖維還原，將還原后的纖維在乙醇與水按照體積比1:1混合得到的混合溶劑中浸泡12小時以上，浸泡后在室溫下自然干燥，得到石墨烯纖維； (4)將石墨烯纖維涂覆質(zhì)量分數(shù)為10~30%的聚合物溶液，干燥固化后得到聚合物包覆的石墨烯纖維； (5)將聚合物包覆的石墨烯纖維浸涂濃度為2mg/mL的氧化石墨烯分散液中，并在室溫下自然干燥，即在聚合物包覆的石墨烯纖維外層得到氧化石墨烯管狀纖維。3.(6)將步驟5得到的纖維還原，在乙醇與水按照體積比1:1混合得到的混合溶劑中浸泡12小時以上，浸泡后在室溫下自然干燥； (7)將步驟6得到的纖維浸涂聚合物電解質(zhì)，并在電解質(zhì)溶液中溶脹1h以上，得同軸石墨烯纖維超級電容器。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述的凝固液中，溶質(zhì)為氯化鈣，質(zhì)量分數(shù)為1~10%，溶劑為乙醇與水按照體積比1:3~3:1組成的混合溶液。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟(4)中的聚合物溶液為聚乙烯醇的水溶液，步驟(7)中的聚合物電解質(zhì)為聚乙烯醇、水、質(zhì)量分數(shù)為98%的硫酸按照質(zhì)量比1:10:1組成的混合溶液；步驟(7)中的電解質(zhì)溶液為水、質(zhì)量分數(shù)為98%的硫酸按照質(zhì)量比10:1組成的混合溶液。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟(4)中的聚合物溶液為聚偏氟乙烯的N，N-二甲基甲酰胺溶液，步驟(7)中的聚合物電解質(zhì)為聚偏氟乙烯、N，N-二甲基甲酰胺、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽按照質(zhì)量比1:6.3:2.5組成的混合溶液；步驟(7)中的電解質(zhì)溶液為N，N-二甲基甲酰胺、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽按照質(zhì)量比6.3:2.5組成的混合溶液。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種同軸石墨烯纖維超級電容器及其制備方法。它包括以下步驟：1）將氧化石墨烯原料溶于去離子水，得到具有一定質(zhì)量分數(shù)的氧化石墨烯分散液；2）將氧化石墨烯分散液用一定口徑的紡絲頭擠出到配好的凝固液中，得到氧化石墨烯纖維；4）將得到的氧化石墨烯纖維置于還原環(huán)境中進行還原，得到石墨烯纖維；5）將得到的石墨烯纖維浸涂一層聚合物溶液，得到聚合物凝膠包覆的石墨烯纖維；6）將上述聚合物包覆的石墨烯纖維浸涂一層氧化石墨烯分散液，干燥；7）將上述纖維置于還原環(huán)境中進行還原；8）將上述纖維浸涂一層聚合物電解質(zhì)，并在電解質(zhì)溶液中充分溶脹。本發(fā)明簡便、成本低、綠色環(huán)保，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，且電容器比電容高，循環(huán)性良好，有很好的韌性，可用于能量儲存、柔性材料等領(lǐng)域。
【IPC分類】H01G11/24, H01G11/84, H01G11/36, H01G11/86, H01G11/26
【公開號】CN104916453
【申請?zhí)枴緾N201510185285
【發(fā)明人】高超, 趙曉莉
【申請人】浙江大學(xué)
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2015年4月17日