CN103545121A - 一种基于三维石墨烯的超级电容器电极材料制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于三维石墨烯的超级电容器电极材料制备方法，将除去表面氧化物的泡沫镍浸泡到氧化石墨烯分散液中，使氧化石墨烯沉积到泡沫镍上；取出后在室温下晾干去除水分。浸泡的方法是浸泡到浓度为0.5mg/ml－10mg/ml的氧化石墨烯分散液中，超声1－30分钟后晾干；沉积到泡沫镍的氧化石墨烯质量通过氧化石墨烯的浓度和浸泡次数控制，浸泡的次数为1次至30次。将制备好的氧化石墨烯/泡沫镍复合电极通过抗坏血酸还原后再用化学腐蚀法刻蚀去除一部分镍金属或者氢碘酸同时还原和刻蚀去除一部分镍金属得到石墨烯/泡沫镍复合电极。本发明方法简单易操作，能有效改善超级电容器的性能及降低制作成本，并适宜于规模化生产。
Description
技术领域
本发明属于储能材料技术领域。尤其是涉及一种具有三维结构的石墨烯电极材料制备方法。
背景技术
超级电容器，又叫电化学电容器，具有诸如功率密度高、可快速充放电能力、循环稳定好等特点，成为新一代理想的新型能量储存器件，而备受人们关注。目前碳材料如活性炭、活性炭纤维、炭气凝胶碳、纳米管、石墨烯等以为超级电容器的主要材料之一，其中，具有单层碳原子紧密组成的二维蜂窝结构的石墨烯，由于其优异的电学性能，优良的化学稳定性和热力学稳定性，以及物理性能和机械性能，被认为是一种理想的超级电容器碳基材料。
现有技术公开报导过的电极制备方法主要将活性物质粉末、导电剂和粘结剂搅拌成泥浆通过涂布的办法涂在集流器上，公开号：CN101167204A电极合剂浆料的涂布方法及涂布装置，CN102789904A电极片制备方法和应用，CN101125972B规模化生产的超级电容器导电涂料及其工艺方法，CN102637531一种超级电容器用电极及其制备方法、浆料的制备方法，CN101140828B一种规模化生产的超级电容器工艺
或者将活性物质制备成薄膜然后转移到集流器衬底上，优点在于可以快速大规模生产，缺点在于增加接触电阻，导致高倍率电容性能变差，此外，导电剂、粘结剂和集流器本身会增加电极的总质量，使得电极整体比电容降低许多。利用CVD方法在三维泡沫金属衬底上可制备出具有三维连通网络结构的泡沫状石墨烯，具有优异的导电能力、巨大的比表面积和孔隙率。将三维泡沫金属衬底刻蚀后，可直接作为电极使用，无需额外的集流器，有效地降低了接触电阻和电极总质量。但是，昂贵的CVD设备和维护费用，复杂的制备工序，提高了电极材料的制作成本，限制了大规模工业化生产。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于三维多孔石墨烯的超级电容器电极材料的制备方法，该方法无需昂贵的设备，制备工序简单。
本发明技术方案是：基于三维多孔石墨烯的超级电容器柔性电极的制备方法、即石墨烯/泡沫镍复合电极材料的制备方法，包活如下步骤：
步骤一将除去表面氧化物的泡沫镍浸泡到氧化石墨烯分散液中，使氧化石墨烯沉积到泡沫镍上；取出后在室温下晾干去除水分；
步骤二将制备好的氧化石墨烯/泡沫镍复合电极通过抗坏血酸还原后再用化学腐蚀法刻蚀去除一部分镍金属或者氢碘酸同时还原和刻蚀去除一部分镍金属得到石墨烯/泡沫镍复合电极。
进一步，浸泡的方法是浸泡到浓度为0.5mg/ml－10mg/ml的氧化石墨烯分散液中，超声5－30分钟后晾干；或预湿润的泡沫镍浸入氧化石墨烯分散液的离心管中，在离心机中离心5－30分钟后晾干，转速为200±100转/分；或静置法浸泡。
沉积到泡沫镍的氧化石墨烯质量通过氧化石墨烯的浓度和浸泡次数控制。通过控制浸泡次数来控制沉积到泡沫镍的氧化石墨烯的质量，浸泡次数可以为1次至30次。将晾干好的氧化石墨烯电极浸泡到装有20ml抗坏血酸水溶液（浓度为10mg/ml）的烧杯里，用保鲜膜封口密封，然后将烧杯放到温度为60℃的水浴锅中。在保持该温度5小时后，将样品清洗干净和干燥去除水分。
化学法还原方法包括如下：含OH团的有机酸即抗坏血酸或者无机酸即氢碘酸溶液的浸泡，便可以得到石墨烯/泡沫镍复合电极；
步骤三可以将制备好的石墨烯/泡沫镍复合电极化学腐蚀法去除一部分镍金属，清洗后得到柔性的墨烯/泡沫镍复合电极。
在浸泡到氧化石墨烯之前，已经除去表面氧化物的泡沫镍要预先湿润，使氧化石墨烯更好地吸附到泡沫镍表面，具体过程为：将除去表面氧化物的泡沫镍浸入无水乙醇中1至10分钟，然后用去离子水水清洗，最后去除表面多余的水分。
本发明的有益效果：通过提供一种基于三维多孔石墨烯的超级电容器电极材料的制备方法，无需进一步处理直接作为超级电容电极使用，该电极材料具有高倍率的电容行为。将石墨烯/泡沫镍复合电极材料刻蚀去除大部分泡沫金属，残留泡沫镍金属仍然构成完整的导电网络，可以克服用化学法还原得到石墨烯材料的低导电性的缺点，大大减少了电极的总质量，同时电极厚度可以压薄至30微米左右，具有高度可弯曲的柔性电极特征。本发明方法简单易操作，能有效改善超级电容器的性能及降低制作成本，并适宜于规模化生产。无需昂贵的设备，制备工序简单，易于大规模生产。
附图说明
图1为本发明沉积到泡沫镍的石墨烯材料在2000mV/s扫描速度下的循环伏安图
图2本发明沉积到泡沫镍的石墨烯/泡沫镍复合电极分别在以0°、60°、90°、180°角度下的循环伏安图
图3为本发明沉积到泡沫镍的石墨烯材料在3V/s扫描速度下的循环伏安图
图4为本发明的电极质量面密度分别为10.5mg/cm2、9.5mg/cm2、5.2mg/cm2、3.9mg/cm2、2.4mg/cm2的循环伏安图
图5本发明沉积到泡沫镍的石墨烯/泡沫镍复合电极分别在以平行和弯曲的循环伏安图
图6为本发明的浸泡次数分别为1次、2次、3次、4次、5次、6次的石墨烯/泡沫镍复合电极的循环伏安图、
具体实施方式
实施案例所用的泡沫镍的质量面密度为30mg/cm2，厚度为1毫米。
氧化石墨烯通过浸泡的方法沉积到泡沫镍的电极材料制备方法有两种，具体过程分别如下：
方法一将预湿润的泡沫镍浸泡到氧化石墨烯分散液中，典型的超声15分钟后晾干；将晾干好的氧化石墨烯/泡沫镍复合电极再次浸入氧化石墨烯溶液中，并静置15分钟。
方法二将预湿润的泡沫镍浸入氧化石墨烯分散液的离心管中，在离心机中离心15分钟后晾干，转速为200转/分。
沉积到泡沫镍的氧化石墨烯质量通过氧化石墨烯的浓度和浸泡次数控制。
所用的抗坏血酸溶液浓度为10mg/ml，所用的烧杯用封口膜密封，加热温度是60度，处理时间是5小时。
刻蚀去除一部分泡沫镍所用的试剂为盐酸，浓度为3mol/l，处理温度为80度，处理时间是30-70分钟。
所用还原剂是氢碘酸时，氧化石墨烯还原和刻蚀去除一部分泡沫镍的过程是同步进行。
所用还原剂是氢碘酸时具体过程为:将氧化石墨烯/泡沫镍复合电极浸入溶度为45%的氢碘酸溶液中，浸泡时间是2小时；紧接着加热至100度，加热时间是30-75分钟。
刻蚀去除一部分泡沫镍后，电极中的金属镍含量不能少于2mg/cm2。
实施例1
将去除表面氧化物的泡沫镍剪裁成1cm×2.5cm后，经无水乙醇和去离子水预湿润处理后，再浸泡到浓度为2mg/ml或4mg/ml的氧化石墨烯分散液中，超声15分钟后晾干。晾干后将其浸泡到氧化石墨烯分散液并静置15分钟，然后晾干。通过控制浸泡次数来控制沉积到泡沫镍的氧化石墨烯的质量，浸泡次数可以为1次、2次、3次、4次、5次、6次。将晾干好的氧化石墨烯电极浸泡到装有20ml抗坏血酸水溶液（浓度为10mg/ml）的烧杯里，用保鲜膜封口密封，然后将烧杯放到温度为60度的水浴锅中。在保持该温度5小时后，将样品清洗干净和干燥去除水分。
将制备得到的三维石墨烯/泡沫镍复合电极组成对称的电容器器件，在5M的KOH电解液中进行循环伏安（CV）测试和恒电流充放电（GCD）测试。循环伏安（CV）测试的电压范围为0-1V，恒电流充放电（GCD）测试的电压范围为0-1V。测试结果表明，在扫描速率2V/s时，循环伏安曲线扔接近矩形，如图1所示，说明材料具有高倍率充放电特征。充放电电流密度为0.4mA/cm2时质量比电容高达152F/g。
所用氧化石墨烯的浓度为2mg/ml和浸泡次数为1次、2次、3次、4次、5次、6次的石墨烯/泡沫镍复合电极的面积比电容分别为30mF/cm2、46mF/cm2、67mF/cm2、77mF/cm2、88mF/cm2、110mF/cm2.所用氧化石墨烯的浓度为4mg/ml和浸泡次数为1次、2次、3次、4次、5次、6次的石墨烯/泡沫镍复合电极的面积比电容分别为53mF/cm2、88mF/cm2、128mF/cm2、153mF/cm2.说明可以通过控制浸泡次数和氧化石墨烯的浓度，可以调控三维石墨烯材料的单位面积比电容大小，以适应不同的需求。
实施例2
将实例1中所制备的三维石墨烯/泡沫镍复合电极放入摩尔浓度为3mol/L的盐酸溶液的烧杯里，然后将烧杯放到温度为80℃的水浴锅中，保持该温度持续25分钟，石墨烯/泡沫镍复合电极质量面密度由原来30.6mg/cm2减少到22.8mg/cm2。将制备得到的三维石墨烯/泡沫镍复合电极组成对称的二电极体系，在5M的KOH电解液中进行循环伏安测试和恒流充放电测试。在较高的扫速速率下循环伏安曲线接近矩形，表现出了理想的双电层电容行为；在充放电电流密度为1mA/cm2时质量比电容高达131F/g。
实施例3
将实例1中所制备的三维石墨烯/泡沫镍复合电极放入摩尔浓度为3mol/L的盐酸溶液的烧杯里，然后将烧杯放到温度为80℃的水浴锅中，保持该温度持续50分钟，石墨烯/泡沫镍复合电极质量面密度由原来30.6mg/cm2减少到13.1mg/cm2。将制备得到的三维石墨烯/泡沫镍复合电极组成对称的电容器器件，，在5M的KOH电解液中进行循环伏安测试和恒流充放电测试。在较高的扫速速率下循环伏安曲线接近矩形，表现出了理想的双电层电容行为；在充放电电流密度为1mA/cm2时质量比电容高达124F/g。
实施例4
将实例1中所制备的三维石墨烯/泡沫镍复合电极放入摩尔浓度为3mol/L的盐酸溶液的烧杯里，然后将烧杯放到温度为85℃的水浴锅中，保持该温度持续65分钟，石墨烯/泡沫镍复合电极质量面密度由原来30.6mg/cm2减少到5.4mg/cm2。
将制备得到的三维石墨烯/泡沫镍复合电极组成对称的电容器器件，，在5M的KOH电解液中进行循环伏安测试和恒流充放电测试。在较高的扫速速率下循环伏安曲线接近矩形，表现出了理想的双电层电容行为；在充放电电流密度为1mA/cm2时质量比电容高达115F/g。根据实施例1、2、3和4的结果比较可知，虽然泡沫镍的减少对其质量比电容有所影响，但是大大减少了电极的总质量，对实际应用非常有意义。
实施例5
将实例4中所制备的三维石墨烯/泡沫镍复合电极压薄至30微米，在5M的KOH电解液浸泡12小时后转移到PET衬底上组成三明治结构的柔性超级电容器装置，无需额外的集流器，在弯曲60、90、120度的情况下，循环伏安曲线和没有弯曲前有明显的区别，如图2所示，说明电极具有良好的柔性特性。
实施例6
将去除表面氧化物的泡沫镍剪裁成1cm×2.5cm，经无水乙醇和去离子水湿润浸泡到浓度为4mg/ml氧化石墨烯分散液的离心管中，离心15分钟后晾干，重复操作多次，以增加沉积到泡沫镍的氧化石墨烯的含量。将晾干好的氧化石墨烯电极浸泡浓度为45%的氢碘酸溶液，静置2个小时，然后加热至100度，45分钟到70分钟之间。以获得不同质量的三维石墨烯/泡沫镍复合电极。
将制备得到的三维石墨烯/泡沫镍复合电极组成对称的电容器器件，在6M的KOH电解液中进行循环伏安（CV）测试和恒电流充放电（GCD）测试。循环伏安（CV）测试的电压范围为0-1V，恒电流充放电（GCD）测试的电压范围为0-1V。测试结果表明，在扫描速率2.5V/s时循环伏安曲线扔接近矩形，如图3所示，说明材料具有高倍率充放电特征。不同质量密度的电极的循环伏安图如图4所示，CV曲线基本重合。充放电电流密度为1mA/cm2时质量比电容是100F/g。由此可见，虽然泡沫镍的减少对其质量比电容没有影响，但是大大减少了电极的总质量。
实施例7
将去除表面氧化物的泡沫镍剪裁成1cm×2.5cm，经无水乙醇和去离子水湿润浸泡到浓度为4mg/ml氧化石墨烯分散液的离心管中，离心15分钟后晾干，重复操作多次，以增加沉积到泡沫镍的氧化石墨烯的含量。将晾干好的氧化石墨烯电极浸泡浓度为45%的氢碘酸溶液，静置2个小时，然后加热至100度，在该温度下持续70分钟。获得三维石墨烯/泡沫镍复合电极石墨烯/泡沫镍复合电极质量面密度为2.4mg/cm2
制备的三维石墨烯/泡沫镍复合电极压薄至30微米，在6M的KOH电解液浸泡12小时后转移到PET衬底上组成三明治结构的柔性超级电容器装置，无需额外的集流器，在电极弯曲和没有弯曲情况下所测得到的循环伏安曲线没有明显的区别，如图5所示，说明电极具有良好的柔性特性。
实施例8
将去除表面氧化物的泡沫镍剪裁成1cm×2.5cm，经无水乙醇和去离子水湿润浸泡到浓度为4mg/ml氧化石墨烯分散液的离心管中，离心15分钟后晾干，浸泡次数可以为1次、2次、3次、4次、5次、6次。将晾干好的氧化石墨烯电极浸泡浓度为45%的氢碘酸溶液，静置2个小时，然后加热至100度，在该温度下持续60分钟。
将制备得到的三维石墨烯/泡沫镍复合电极组成对称的电容器器件，在6M的KOH电解液中进行循环伏安（CV）测试和恒电流充放电（GCD）测试。循环伏安（CV）测试的电压范围为0-1V，恒电流充放电（GCD）测试的电压范围为0-1V测试的电压范围为0-1V。循环伏安如图6所示。测试结果表明，浸泡次数为1次、2次、3次、4次、5次、6次的石墨烯/泡沫镍复合电极的面积比电容分别为为18mF/cm2、35mF/cm2、48mF/cm2、66mF/cm2、83mF/cm2、101mF/cm2,说明可以通过控制浸泡次数，可调控三维石墨烯材料的单位面积比电容大小，以适应不同的需求。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
Claims (10)
1.基于三维石墨烯的超级电容器电极材料制备方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：
将除去表面氧化物的泡沫镍浸泡到氧化石墨烯分散液中，使氧化石墨烯沉积到泡沫镍上；取出后在室温下晾干去除水分。
2.根据权利要求1所述的基于三维石墨烯的超级电容器电极材料制备方法，其特征在于，浸泡的方法是浸泡到浓度为0.5mg/ml－10mg/ml的氧化石墨烯分散液中，超声1－30分钟后晾干；或预湿润的泡沫镍浸入氧化石墨烯分散液的离心管中，在离心机中离心1－30分钟后晾干，转速为200±100转/分；或静置法浸泡。
3.根据权利要求1所述的基于三维石墨烯的超级电容器电极材料制备方法，其特征在于，沉积到泡沫镍的氧化石墨烯质量通过氧化石墨烯的浓度和浸泡次数控制，浸泡的次数为1次至30次。
4.根据权利要求1所述的基于三维石墨烯的超级电容器电极材料制备方法，其特征在于，将制备好的氧化石墨烯/泡沫镍复合电极通过抗坏血酸还原后再用化学腐蚀法刻蚀去除一部分镍金属或者氢碘酸同时还原和刻蚀去除一部分镍金属得到石墨烯/泡沫镍复合电极,清洗后得到柔性的墨烯/泡沫镍复合电极。
5.根据权利要求1所述的基于三维石墨烯的超级电容器电极材料制备方法，其特征在于，在浸泡到氧化石墨烯之前，已经除去表面氧化物的泡沫镍要预先湿润，使氧化石墨烯更好地吸附到泡沫镍表面，具体过程为：将除去表面氧化物的泡沫镍浸入无水乙醇中1至10分钟，然后用去离子水水清洗，最后去除表面多余的水分。
6.根据权利要求1所述的石墨烯/泡沫镍复合电极材料的制备方法，其特征在于，还原时所用的抗坏血酸溶液浓度为2mg/ml－20mg/ml，所用的烧杯用封口膜密封，加热温度是50℃-80℃，处理时间是2小时-6小时。
7.根据权利要求4所述的石墨烯/泡沫镍复合电极材料的制备方法，其特征在于，刻蚀去除一部分泡沫镍所用的试剂为盐酸或者三氯化三铁，浓度为1mol/l-3mol/l，处理温度为60℃-85℃，处理时间是30-90分钟。
8.根据权利要求4的石墨烯/泡沫镍复合电极材料的制备方法，其特征在于，所用还原剂是氢碘酸时，氧化石墨烯还原和刻蚀去除一部分泡沫镍的过程是同步进行。
9.根据权利要求1或8所述的石墨烯/泡沫镍复合电极材料的制备方法，其特征在于，所用还原剂是氢碘酸时具体过程为:将氧化石墨烯/泡沫镍复合电极浸入溶度为35%-55%的氢碘酸溶液中，浸泡时间是1-2小时；紧接着加热至50℃-100℃，加热时间是30-90分钟。
10.根据权利要求4或9所述的石墨烯/泡沫镍复合电极材料的制备方法，其特征在于，步骤三刻蚀去除一部分泡沫镍后，为了保持网络结构有良好的导电性，电极中金属镍最低含量不低于1mg/cm2。
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|---|---|
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Cited By (32)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104176728A (zh) * | 2014-04-11 | 2014-12-03 | 南京大学 | 一种控制氧化石墨烯纳米结构形貌的制备方法 |
| CN104291324A (zh) * | 2014-09-09 | 2015-01-21 | 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 | 一种石墨烯泡沫的制备方法 |
| CN104401985A (zh) * | 2014-11-20 | 2015-03-11 | 东南大学 | 一种构建石墨烯保护结构的方法 |
| CN104549242A (zh) * | 2014-12-22 | 2015-04-29 | 华中科技大学 | 一种纳米钯-石墨烯三维多孔复合电催化剂的制备方法 |
| CN104882297A (zh) * | 2015-04-09 | 2015-09-02 | 山东师范大学 | 一种基于高导电石墨烯/镍颗粒混合结构的可拉伸超级电容器的制备方法 |
| CN105047884A (zh) * | 2015-06-02 | 2015-11-11 | 西南大学 | 三维析氧电极阳极材料及其制备方法和应用 |
| CN104036973B (zh) * | 2014-06-24 | 2016-08-17 | 福州大学 | 一种超级电容器用富氮泡沫炭电极材料及其制备方法 |
| CN106158409A (zh) * | 2016-08-16 | 2016-11-23 | 肖丽芳 | 一种二氧化锰复合石墨烯泡沫电极片的制备方法 |
| CN106158425A (zh) * | 2016-08-16 | 2016-11-23 | 肖丽芳 | 一种碳气凝胶复合石墨烯泡沫电极片的制备方法 |
| CN106158424A (zh) * | 2016-08-16 | 2016-11-23 | 肖丽芳 | 一种电沉积法制备锂离子电容器正极片的方法 |
| CN106158421A (zh) * | 2016-08-16 | 2016-11-23 | 肖丽芳 | 一种预嵌锂石墨烯正极片的制备方法 |
| CN106159209A (zh) * | 2016-08-16 | 2016-11-23 | 肖丽芳 | 一种泡沫石墨烯锂硫电池正极片的制备方法 |
| CN106158406A (zh) * | 2016-08-16 | 2016-11-23 | 肖丽芳 | 一种氧化钌复合石墨烯泡沫电极片的制备方法 |
| CN106158422A (zh) * | 2016-08-16 | 2016-11-23 | 肖丽芳 | 一种聚吡咯复合石墨烯泡沫电极片的制备方法 |
| CN106158423A (zh) * | 2016-08-16 | 2016-11-23 | 肖丽芳 | 一种纳米碳纤维复合石墨烯泡沫电极片的制备方法 |
| CN106169382A (zh) * | 2016-08-16 | 2016-11-30 | 肖丽芳 | 一种五氧化二钒复合石墨烯泡沫电极片的制备方法 |
| CN106206081A (zh) * | 2016-08-16 | 2016-12-07 | 肖丽芳 | 一种四氧化三铁复合石墨烯泡沫电极片的制备方法 |
| CN106206080A (zh) * | 2016-08-16 | 2016-12-07 | 肖丽芳 | 一种锂离子电容器预嵌锂正极片的制备方法 |
| CN106229150A (zh) * | 2016-08-16 | 2016-12-14 | 肖丽芳 | 一种锂离子电容器正极片的制备方法 |
| CN106298279A (zh) * | 2016-08-16 | 2017-01-04 | 肖丽芳 | 一种氧化锡复合石墨烯泡沫电极片的制备方法 |
| CN106298278A (zh) * | 2016-08-16 | 2017-01-04 | 肖丽芳 | 一种聚噻吩复合石墨烯泡沫电极片的制备方法 |
| CN106298281A (zh) * | 2016-08-16 | 2017-01-04 | 肖丽芳 | 一种碳纳米管复合石墨烯泡沫电极片的制备方法 |
| CN106298280A (zh) * | 2016-08-16 | 2017-01-04 | 肖丽芳 | 一种聚苯胺复合石墨烯泡沫电极片的制备方法 |
| CN106298267A (zh) * | 2016-08-16 | 2017-01-04 | 肖丽芳 | 一种活性炭复合石墨烯泡沫电极片的制备方法 |
| CN106315567A (zh) * | 2016-08-16 | 2017-01-11 | 肖丽芳 | 一种石墨烯泡沫的制备方法 |
| CN107603724A (zh) * | 2017-09-22 | 2018-01-19 | 广西大学 | 一种石墨烯增效无需排放环保型水基切削液及其制备方法 |
| CN107876058A (zh) * | 2017-11-07 | 2018-04-06 | 东南大学 | 一种快速制备高催化性能复合材料的方法 |
| CN108364800A (zh) * | 2018-01-22 | 2018-08-03 | 上海理工大学 | 一种氮掺杂石墨烯量子点/石墨烯的超级电容器电极材料及其制备方法 |
| CN109465016A (zh) * | 2018-11-10 | 2019-03-15 | 东北电力大学 | 一种钯/氧化石墨烯/泡沫铜复合电极及其制备方法和应用 |
| CN109560250A (zh) * | 2017-09-27 | 2019-04-02 | 财团法人工业技术研究院 | 电极、其制造方法及包含其的装置 |
| CN111454482A (zh) * | 2020-04-22 | 2020-07-28 | 江苏海洋大学 | 水溶性高分子聚合物在制备塑性导电复合泡沫中的应用 |
| CN111554524A (zh) * | 2020-03-31 | 2020-08-18 | 中天超容科技有限公司 | 双电层电容器及其制备方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108666531B (zh) * | 2018-04-27 | 2021-04-06 | 西安理工大学 | 一种石墨烯/硫正极片的电化学制备方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102738476A (zh) * | 2012-07-29 | 2012-10-17 | 刘嘉斌 | 硼氢化钠燃料电池氮掺杂石墨烯载过渡金属阴极生产技术 |
| CN103035877A (zh) * | 2011-10-09 | 2013-04-10 | 海洋王照明科技股份有限公司 | 石墨烯/锡单质复合电极片及其制备方法 |
| CN103203252A (zh) * | 2013-04-23 | 2013-07-17 | 武汉大学 | 三维网络结构复合材料、制备方法及应用 |
| CN103236324A (zh) * | 2013-04-22 | 2013-08-07 | 南京邮电大学 | 一种基于还原氧化石墨烯的柔性透明导电薄膜的制备方法 |
| CN103258656A (zh) * | 2013-04-25 | 2013-08-21 | 华中科技大学 | 一种基于泡沫镍的超级电容器电极的制备方法及其产品 |
| CN103258658A (zh) * | 2013-05-28 | 2013-08-21 | 广东工业大学 | 一种基于功能型石墨烯超级电容器电极的制备方法 |
-
2013
- 2013-10-23 CN CN201310503198.0A patent/CN103545121B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103035877A (zh) * | 2011-10-09 | 2013-04-10 | 海洋王照明科技股份有限公司 | 石墨烯/锡单质复合电极片及其制备方法 |
| CN102738476A (zh) * | 2012-07-29 | 2012-10-17 | 刘嘉斌 | 硼氢化钠燃料电池氮掺杂石墨烯载过渡金属阴极生产技术 |
| CN103236324A (zh) * | 2013-04-22 | 2013-08-07 | 南京邮电大学 | 一种基于还原氧化石墨烯的柔性透明导电薄膜的制备方法 |
| CN103203252A (zh) * | 2013-04-23 | 2013-07-17 | 武汉大学 | 三维网络结构复合材料、制备方法及应用 |
| CN103258656A (zh) * | 2013-04-25 | 2013-08-21 | 华中科技大学 | 一种基于泡沫镍的超级电容器电极的制备方法及其产品 |
| CN103258658A (zh) * | 2013-05-28 | 2013-08-21 | 广东工业大学 | 一种基于功能型石墨烯超级电容器电极的制备方法 |
Cited By (38)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104176728B (zh) * | 2014-04-11 | 2016-05-18 | 南京大学 | 一种控制氧化石墨烯纳米结构形貌的制备方法 |
| CN104176728A (zh) * | 2014-04-11 | 2014-12-03 | 南京大学 | 一种控制氧化石墨烯纳米结构形貌的制备方法 |
| CN104036973B (zh) * | 2014-06-24 | 2016-08-17 | 福州大学 | 一种超级电容器用富氮泡沫炭电极材料及其制备方法 |
| CN104291324A (zh) * | 2014-09-09 | 2015-01-21 | 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 | 一种石墨烯泡沫的制备方法 |
| CN104401985A (zh) * | 2014-11-20 | 2015-03-11 | 东南大学 | 一种构建石墨烯保护结构的方法 |
| CN104549242A (zh) * | 2014-12-22 | 2015-04-29 | 华中科技大学 | 一种纳米钯-石墨烯三维多孔复合电催化剂的制备方法 |
| CN104882297A (zh) * | 2015-04-09 | 2015-09-02 | 山东师范大学 | 一种基于高导电石墨烯/镍颗粒混合结构的可拉伸超级电容器的制备方法 |
| CN104882297B (zh) * | 2015-04-09 | 2017-05-24 | 山东师范大学 | 一种基于高导电石墨烯/镍颗粒混合结构的可拉伸超级电容器的制备方法 |
| CN105047884B (zh) * | 2015-06-02 | 2017-05-03 | 西南大学 | 三维析氧电极阳极材料及其制备方法和应用 |
| CN105047884A (zh) * | 2015-06-02 | 2015-11-11 | 西南大学 | 三维析氧电极阳极材料及其制备方法和应用 |
| CN106158425A (zh) * | 2016-08-16 | 2016-11-23 | 肖丽芳 | 一种碳气凝胶复合石墨烯泡沫电极片的制备方法 |
| CN106298280A (zh) * | 2016-08-16 | 2017-01-04 | 肖丽芳 | 一种聚苯胺复合石墨烯泡沫电极片的制备方法 |
| CN106159209A (zh) * | 2016-08-16 | 2016-11-23 | 肖丽芳 | 一种泡沫石墨烯锂硫电池正极片的制备方法 |
| CN106158406A (zh) * | 2016-08-16 | 2016-11-23 | 肖丽芳 | 一种氧化钌复合石墨烯泡沫电极片的制备方法 |
| CN106158422A (zh) * | 2016-08-16 | 2016-11-23 | 肖丽芳 | 一种聚吡咯复合石墨烯泡沫电极片的制备方法 |
| CN106158423A (zh) * | 2016-08-16 | 2016-11-23 | 肖丽芳 | 一种纳米碳纤维复合石墨烯泡沫电极片的制备方法 |
| CN106169382A (zh) * | 2016-08-16 | 2016-11-30 | 肖丽芳 | 一种五氧化二钒复合石墨烯泡沫电极片的制备方法 |
| CN106206081A (zh) * | 2016-08-16 | 2016-12-07 | 肖丽芳 | 一种四氧化三铁复合石墨烯泡沫电极片的制备方法 |
| CN106206080A (zh) * | 2016-08-16 | 2016-12-07 | 肖丽芳 | 一种锂离子电容器预嵌锂正极片的制备方法 |
| CN106229150A (zh) * | 2016-08-16 | 2016-12-14 | 肖丽芳 | 一种锂离子电容器正极片的制备方法 |
| CN106298279A (zh) * | 2016-08-16 | 2017-01-04 | 肖丽芳 | 一种氧化锡复合石墨烯泡沫电极片的制备方法 |
| CN106298278A (zh) * | 2016-08-16 | 2017-01-04 | 肖丽芳 | 一种聚噻吩复合石墨烯泡沫电极片的制备方法 |
| CN106298281A (zh) * | 2016-08-16 | 2017-01-04 | 肖丽芳 | 一种碳纳米管复合石墨烯泡沫电极片的制备方法 |
| CN106158421A (zh) * | 2016-08-16 | 2016-11-23 | 肖丽芳 | 一种预嵌锂石墨烯正极片的制备方法 |
| CN106298267A (zh) * | 2016-08-16 | 2017-01-04 | 肖丽芳 | 一种活性炭复合石墨烯泡沫电极片的制备方法 |
| CN106315567A (zh) * | 2016-08-16 | 2017-01-11 | 肖丽芳 | 一种石墨烯泡沫的制备方法 |
| CN106158424A (zh) * | 2016-08-16 | 2016-11-23 | 肖丽芳 | 一种电沉积法制备锂离子电容器正极片的方法 |
| CN106158409A (zh) * | 2016-08-16 | 2016-11-23 | 肖丽芳 | 一种二氧化锰复合石墨烯泡沫电极片的制备方法 |
| CN107603724A (zh) * | 2017-09-22 | 2018-01-19 | 广西大学 | 一种石墨烯增效无需排放环保型水基切削液及其制备方法 |
| CN107603724B (zh) * | 2017-09-22 | 2021-03-05 | 广西大学 | 一种石墨烯增效无需排放环保型水基切削液及其制备方法 |
| CN109560250A (zh) * | 2017-09-27 | 2019-04-02 | 财团法人工业技术研究院 | 电极、其制造方法及包含其的装置 |
| CN107876058A (zh) * | 2017-11-07 | 2018-04-06 | 东南大学 | 一种快速制备高催化性能复合材料的方法 |
| CN108364800A (zh) * | 2018-01-22 | 2018-08-03 | 上海理工大学 | 一种氮掺杂石墨烯量子点/石墨烯的超级电容器电极材料及其制备方法 |
| CN109465016A (zh) * | 2018-11-10 | 2019-03-15 | 东北电力大学 | 一种钯/氧化石墨烯/泡沫铜复合电极及其制备方法和应用 |
| CN111554524A (zh) * | 2020-03-31 | 2020-08-18 | 中天超容科技有限公司 | 双电层电容器及其制备方法 |
| CN111554524B (zh) * | 2020-03-31 | 2022-07-05 | 中天超容科技有限公司 | 双电层电容器及其制备方法 |
| CN111454482A (zh) * | 2020-04-22 | 2020-07-28 | 江苏海洋大学 | 水溶性高分子聚合物在制备塑性导电复合泡沫中的应用 |
| CN111454482B (zh) * | 2020-04-22 | 2022-03-22 | 江苏海洋大学 | 水溶性高分子聚合物在制备塑性导电复合泡沫中的应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103545121B (zh) | 2016-12-07 |
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