CN104211047B - 石墨烯、石墨烯电极、石墨烯超级电容器及其制备方法 - Google Patents

石墨烯、石墨烯电极、石墨烯超级电容器及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104211047B
CN104211047B CN201310209855.0A CN201310209855A CN104211047B CN 104211047 B CN104211047 B CN 104211047B CN 201310209855 A CN201310209855 A CN 201310209855A CN 104211047 B CN104211047 B CN 104211047B
Authority
CN
China
Prior art keywords
graphene
preparation
graphite oxide
reduction
electrodes
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201310209855.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104211047A (zh
Inventor
郝立星
马贺然
郎佳星
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nano New Energy Tangshan Co Ltd
Original Assignee
Nano New Energy Tangshan Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nano New Energy Tangshan Co Ltd filed Critical Nano New Energy Tangshan Co Ltd
Priority to CN201310209855.0A priority Critical patent/CN104211047B/zh
Priority to PCT/CN2014/070313 priority patent/WO2014190772A1/zh
Publication of CN104211047A publication Critical patent/CN104211047A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104211047B publication Critical patent/CN104211047B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/84—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof
    • H01G11/86—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof specially adapted for electrodes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15—Nano-sized carbon materials
    • C01B32/182—Graphene
    • C01B32/184—Preparation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22—Electrodes
    • H01G11/30—Electrodes characterised by their material
    • H01G11/32—Carbon-based
    • H01G11/36—Nanostructures, e.g. nanofibres, nanotubes or fullerenes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/13—Energy storage using capacitors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种石墨烯、石墨烯电极、石墨烯超级电容器及其制备方法，其中，石墨烯的制备方法包括以下步骤：a）将氧化石墨进行预还原处理；b)将预还原处理后的所述氧化石墨设置在衬底上；以及c)对设置有氧化石墨的衬底进行激光还原，以形成石墨烯。根据本发明实施例的石墨烯的制备方法，由于在进行激光还原（即高度还原）之前进行了一定程度的预还原，预还原之后的氧化石墨经过激光还原更加容易被还原成石墨烯。经过预还原处理后的氧化石墨薄膜一次刻录后石墨烯还原效果明显优于没有预还原处理制备的石墨烯。因此，本发明可以明显的缩短激光还原的时间，提高生产效率。

Description

石墨烯、石墨烯电极、石墨烯超级电容器及其制备方法
技术领域
本发明涉及电子元件的制备领域，尤其涉及石墨烯、石墨烯电极及石墨烯超级电容器的制备技术领域。
背景技术
能源是人类生存的基础，由于石化类能源日益枯竭，能源危机成为当今世界各国面临的问题，全球经济和社会的可持续发展正面临着严峻的挑战。能源危机包括能源的储存、转换、传输以及含能材料的开发。其中，能源储存在人类发展中有着重要的意义。
随着人民生活水平的提高，绿色能源的不断开发利用成为人们关注的热点。其中，超级电容器是新型的绿色能源储存器件，能量密度是传统的电容器的数十倍，功率密度是电池的上百倍，充放电效率比电池高15%左右，超级电容器(Supercapacitor)的研制成功为储能设备的发展带来了新的希望。
石墨烯是一种由碳原子按照六边形进行排布并相互连接而成的碳分子，其结构非常稳定。石墨烯具有高导电性、高韧度、高强度、超大比表面积等特点，单层石墨烯的比表面积能达到2630m2/g，是极为理想的超级电容器储能材料。采用石墨烯制成的超级电容器，充电时间只需1毫秒左右。
石墨烯的传统制备方法有：机械剥离法、化学还原法、微波辅助法、化学气相沉积法等。然而，这些方法在实际大批量生产中都面临这样的一些问题：能耗高，成本大以及不易于大批量制备等。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。
有鉴于此，本发明需要提出一种石墨烯及其制备方法，该石墨烯制备工艺简单且可以大大提高生产效率。
此外，本发明还需要提出一种石墨烯电极及其制备方法，该石墨烯电极及其制备方法的工艺简单且生产效率高。
本发明还需要提出一种石墨烯超级电容器及其制备方法，所述石墨烯超级电容器及其制备方法的制备工艺简单高效且成本低廉。
根据本发明第一方面实施例的石墨烯的制备方法，包括以下步骤：a）将氧化石墨进行预还原处理；b)将预还原处理后的所述氧化石墨设置在衬底上；以及c)对设置有氧化石墨的衬底进行激光还原，以形成所述石墨烯。
根据上述实施例的石墨烯的制备方法，由于在进行激光还原（即高度还原）之前进行了一定程度的预还原，预还原之后的氧化石墨经过激光还原更加容易被还原成石墨烯。经过预还原处理后的氧化石墨薄膜一次刻录后石墨烯还原效果明显优于没有预还原处理制备的石墨烯。因此，本发明可以明显的缩短激光还原的时间，提高生产效率。
另外，根据本发明上述实施例的石墨烯的制备方法还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述步骤a）包括：将所述氧化石墨与预还原剂用水配置成混合液，以对所述氧化石墨进行预还原处理。
在本发明的一些实施例中，在所述混合液中所述预还原剂与所述氧化石墨的质量比为预还原剂：氧化石墨=0.1～0.75。
在本发明的一些实施例中，所述预还原剂包括维生素C、水合肼、硼氢化钠中的任一种或其组合。
在本发明的一些实施例中，所述混合液中还含有分散剂，所述分散剂包括选自改性聚四氟乙烯乳液、聚乙烯醇溶液、N,N-二甲基甲酰胺中的任一种或其组合，且所述分散剂相对于所述氧化石墨的质量比为0.005～0.03。
在本发明的一些实施例中，利用超声分散对所述混合液分散2～10分钟。
在本发明的一些实施例中，所述步骤b)包括：将所述混合液涂布在所述衬底上，所述衬底为聚对苯二甲酸乙二酯、铝箔、硅片、聚二甲基硅氧烷、改性聚二甲基硅氧烷、聚偏氟乙烯、或聚四氟乙烯中的任一种。
在本发明的一些实施例中，所述步骤c）包括：将设置有氧化石墨的衬底粘贴并压实在光雕用光盘的照射面上后放入光照射录机内，并用红外激光进行照射。
根据本发明第二方面实施例的石墨烯由根据本发明第一方面实施例的石墨烯的制备方法制得。
根据本发明第三方面实施例的石墨烯电极的制备方法包括以下步骤：将根据本发明第一方面实施例的的石墨烯的制备方法得到的石墨烯加工成叉指状、平行条状、螺旋状及其组合形状中的任一种，以得到所述石墨烯电极。
在本发明的一些实施例中，在所述石墨烯上连接集电极。
在本发明的一些实施例中，在所述石墨烯的一侧粘贴导电胶带以作为所述集电极，所述导电胶带包括铜胶带、附带粘合剂的铜箔或铝箔、导电布中的任一种。
根据本发明第四方面实施例的石墨烯电极，是根据本发明第三方面实施例的石墨烯电极的制备方法制得。
根据本发明第五方面实施例的石墨烯超级电容器的制备方法，包括以下步骤：将根据本发明第三方面实施例的石墨烯电极的制备方法得到的石墨烯电极进行封装并浇注电解质溶液，待干燥后进行封装，以得到所述石墨烯超级电容器。
在本发明的一些实施例中，所述石墨烯电极通过封装胶带进行封装，所述封装胶带包括Kapton胶带、透明胶带、封箱胶带、文具胶带、绝缘胶布中的任一种。
在本发明的一些实施例中，所述电解质溶液包括聚乙烯醇/硫酸体系、聚乙烯醇/磷酸体系、聚甲基丙烯酸甲酯-碳酸乙烯酯-高氯酸锂体系、聚氧化乙烯-聚乙二醇-三氟甲基磺酸锂体系、聚苯胺-1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐-三甲基硅醇体系、1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲基磺酰幌酰亚胺-烟雾硅胶体系、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐-烟雾硅胶体系。
根据本发明第六方面实施例的石墨烯超级电容器，根据本发明第五方面实施例的石墨烯超级电容器的制备方法制得。
在本发明的一些实施例中，所述石墨烯电极之间为未经过激光还原的氧化石墨以作为隔离件将所述石墨烯电极之间进行隔离。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明实施例的石墨烯的制备方法的工艺流程图；
图2是根据本发明实施例1的石墨烯电极的外观示意图；
图3是根据本发明实施例2的石墨烯超级电容器的立体结构示意图；
图4是根据本发明实施例2的石墨烯超级电容器的充放电曲线。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下面，首先结合图1描述根据本发明实施例的石墨烯的制备方法。
如图1所示，根据本发明实施例的石墨烯的制备方法包括如下步骤：
a)将氧化石墨进行预还原处理（步骤a）
关于对所述氧化石墨进行预还原处理的方法，例如可以采用激光还原、化学还原法等。
在本发明的一些实施例中，将所述氧化石墨与预还原剂用水（例如，去离子水）配置成混合液，以对所述氧化石墨进行预还原处理。
其中，所述氧化石墨可以是市售的氧化石墨的水分散液，当然，也可以按照常规的制备方法进行制备。
所述预还原剂的用量根据所述氧化石墨的含量来设计，例如，所述预还原剂与所述氧化石墨的质量比可以为预还原剂：氧化石墨=0.1～0.75。通过将预还原剂的用量与氧化石墨的用量设置在该范围内，不仅可以达到预期的预还原效果，且不会在最终产物（即石墨烯）中残留过多的反应副产物，从而在提高生产效率的同时能够确保作为产物的石墨烯的电学特性。
所述预还原剂没有特殊的限制，只要能够对氧化石墨进行还原即可。例如，可以采用维生素C、水合肼、硼氢化钠中的任一种或其混合物。
此外，为了使所述氧化石墨在所述混合液中分散均匀，从而提高成膜效果，以在将其设置在衬底上后能够得到表面光滑均匀的石墨烯薄膜，可以在所述混合液中进一步添加适当的分散剂。
关于分散剂的种类没有特殊的限制，例如，可以列举出改性聚四氟乙烯乳液、聚乙烯醇溶液、N,N-二甲基甲酰胺等及其混合物。关于分散剂的含量，相对于所述氧化石墨的质量比可以为0.005～0.03。
为了更进一步提高分散效果，还利用超声分散对所述混合液分散2～10分钟。
b)将预还原处理后的所述氧化石墨设置在衬底上（步骤b）
接下来，将预还原处理后的所述氧化石墨设置在衬底上。关于设置的方法，例如可以将含有预处理后的氧化石墨的混合液涂布在衬底上、将衬底浸渍于上述混合液中、将上述混合液滴加在衬底上等。
根据本发明的一个实施例，从提高所形成的石墨烯薄膜的均匀性的角度出发，优选将所述混合液涂布在所述衬底上。
所述衬底没有特殊的限制，例如可以是聚对苯二甲酸乙二酯（简称为PET）、铝箔、硅片、聚二甲基硅氧烷（简称为PDMS）、改性聚二甲基硅氧烷、聚偏氟乙烯（简称为PVDF）、聚四氟乙烯（简称为PTFE）。
c)对设置有氧化石墨的衬底进行激光还原，以形成所述石墨烯（步骤c）
在将预还原后的氧化石墨设置在所述衬底上之后，为了对所述氧化石墨进行进一步还原以得到石墨烯，需要对设置有氧化石墨的衬底进行激光还原。
在本发明的一些实施例中，所述步骤c）包括：将设置有氧化石墨的衬底粘贴并压实在光雕用光盘的照射面上后放入光照射录机内，用具有预定波长（例如780nm）的红外激光进行照射。
此时，将衬底用胶粘贴并压实在光雕专用光盘的照射面上，可以避免照射过程中衬底与光雕机内部托盘面发生摩擦。
此处，需要说明的是，在此激光还原过程中，可以经过预定的程序（例如软件、ASIC专用电路等）来设计和形成具有预定形状(例如，叉指状、平行条状、螺旋状及其组合形状中的任一种)的石墨烯，此时，所形成的石墨烯可以直接作为电极来使用。当然，也可以通过激光还原形成一整片的大张的的石墨烯，此后根据需要通过裁剪以形成所需形状的石墨烯电极。也就是说，根据光照射工艺中具体的工艺设计以及所使用的电容器的具体要求，本发明第一方面实施例的石墨烯也可以直接作为石墨烯电极进行使用。
根据本发明实施例的石墨烯的制备方法，第一次借助预还原剂的预还原作用，有效的提高了用作制备电极的石墨烯的生产效率，一次性即可完成所需图案照射。
此外，在获得具有预定形状的石墨烯电极之后，为了提高石墨烯电极的电性能，可以在所述石墨烯上连接集电极。在本发明的一些实施例中，在所述石墨烯的一侧粘贴导电胶带以作为所述集电极，所述导电胶带包括铜胶带、附带粘合剂的铜箔或铝箔、导电布中的任一种。
下面描述根据本发明实施例的石墨烯超级电容器的制备方法。
根据本发明实施例的石墨烯超级电容器的制备方法，可以将如上所述得到的石墨烯电极进行封装并浇注电解质溶液，待干燥后进行完全封装，得到石墨烯超级电容器。
具体地，在进行激光还原时可以将所述石墨烯电极封装胶带进行封装，所述封装胶带包括Kapton胶带、透明胶带、封箱胶带、文具胶带、绝缘胶布中的任一种。
将所述石墨烯电极形成为叉指状、平行条状、螺旋状及其组合形状中的任一种，可以省掉传统石墨烯超级电容器中的隔膜结构，从而使得制备工艺简单高效，且成本低廉。
其中，所述电解质溶液可以采用石墨烯超级电容器所通常采用的电解质溶液，例如聚乙烯醇/硫酸体系、聚乙烯醇/磷酸体系、聚甲基丙烯酸甲酯-碳酸乙烯酯-高氯酸锂体系、聚氧化乙烯-聚乙二醇-三氟甲基磺酸锂体系、聚苯胺-1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐-三甲基硅醇体系、1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲基磺酰幌酰亚胺-烟雾硅胶体系、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐-烟雾硅胶体系。
下面，通过具体的实施例进一步说明根据本发明的石墨烯电极的制备方法。
原料：
I)氧化石墨：
品牌：炭美TMSinocarbon
生产单位：中国科学院山西煤炭化学研究所
型号：5mg/ml，100ml/瓶。
II）维生素C（抗坏血酸）：
品牌：单晶牌；
规格：分析纯，25g/瓶，C6H8O6含量不少于99.7%；
生产单位：天津市化学试剂研究所
III）PTFE乳液：
品牌：HLLD易利达
规格：ADL—301，树脂含量58%～62%，粒径0.05～0.16，PH值7～9
生产单位：新乡市易利达电源材料有限公司
实施例1
首先，配置氧化石墨/维生素C（预还原剂）的混合液。其中，在混合液中，维生素C与氧化石墨质量比为1：3。并相对氧化石墨，添2wt%的分散剂。
接着，将混合液超声分散2min，将混合液涂布在厚度180um的PET薄膜上，在室温下自然干燥15小时。
此后，按照如下步骤，经过激光还原形成具有叉指状外观形状的石墨烯电极。
1、在工作机上安装Nero软件。
2、采用Nero Cover Designer软件设计石墨烯电极的外观形状为叉指状（如图2所示A1、A2分别代表正负石墨烯电极），并设置灰度、打印对比度等照射参数。
3、将设置有经过预还原的氧化石墨的衬底粘贴于专用光雕光盘标签面上，标签面朝下置于具有光雕功能（lightscribe）的光驱中，待打印照射。
4、选择上述2项中设计好的石墨烯电极的外观形状的图案，置于待打印区域，开始激光还原。
5、照射完成后，弹出光驱取下光雕盘，取出经光照射得到的石墨烯电极。
由此，得到石墨烯电极1。
比较例1
除了未进行预还原处理之外，以同样的方法制得石墨烯电极2。
通过比较上述石墨烯电极1和石墨烯电极2可知，未采用预还原处理的氧化石墨溶液，在干燥后较难光照射成完整叉指或其他形状的电极，光照射蚀效果较差，几乎无法实验测试其性能。
而相对于此，加入预还原剂后，光雕效果很好，照射一个周期就能出现完整的图案（电极的形状），随着刻录次数增多，石墨烯电极电学性能越好，表现为其电阻降低。但刻录次数超过10次后，就没有明显的变化了。因此，刻录的次数一般控制在1～6次。
实施例2
下面，参考图2～图4描述根据本发明实施例2的石墨烯超级电容器100。
如图3所示，石墨烯超级电容器100包括：壳体（未图示）；石墨烯电极LSG（即实施例1所得的石墨烯电极）；集电极M1、M2；封装件E、以及电解质溶液（未图示）。
其中，石墨烯电极的衬底为PET薄膜（图中所示P）；集电极M1和M2是铜胶带，是石墨烯电极LSG的集电极；石墨烯电极LSG是实施例1得到的石墨烯电极，其形成为叉指状，叉指状的正负石墨烯电极A1、A2间的氧化石墨B将电极在空间上自然隔离（如图2所示），从而省略了传统超级电容器的隔膜部件。
图3中所示K为kapton胶带，对所述石墨烯电极LSG起固定、封装作用。封装件E为该电容器的上盖，通过双面胶固定在壳体上。
作为石墨烯超级电容器的电解质溶液，采用PVA/H2SO4电解质溶液。
图4示出了根据本发明实施例2制得的单个石墨烯超级电容器的充放电曲线。
其中，对于由如图2给出的正石墨烯电极A1、负石墨电极A2所形成的10X10mm的石墨烯超级电容器，充放电电压窗口0～0.9V，充放电电流为15uA，根据放电曲线通过下式计算该石墨烯超级电容器100的容量：
C=It/U=15*10-6*99/0.9=1.65X10-3F
另一方面，经计算，单个电极有效叉指面积为22.5mm2。由此，换算成面积比电容可知，根据实施例2制得的石墨烯超级电容器的比电容为C’=C/S=1.65X10-3/(22.5*10-6)=73.3F/m2
通过上述可知，根据本发明的石墨烯超级电容器100，具有结构简单、电学性能良好、制备工艺简单、成本低廉等优点，可以广泛地用于新能源汽车、传感器储能器件等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (17)

1.一种石墨烯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)将氧化石墨进行预还原处理；
b)将预还原处理后的所述氧化石墨设置在衬底上；以及
c)对设置有氧化石墨的衬底进行激光还原，以形成所述石墨烯。
2.如权利要求1所述的石墨烯的制备方法，其特征在于，所述步骤a)包括：将所述氧化石墨与预还原剂用水配置成混合液，以对所述氧化石墨进行预还原处理。
3.如权利要求2所述的石墨烯的制备方法，其特征在于，在所述混合液中所述预还原剂与所述氧化石墨的质量比为预还原剂：氧化石墨＝0.1～0.75。
4.如权利要求3所述的石墨烯的制备方法，其特征在于，所述预还原剂包括维生素C、水合肼、硼氢化钠中的任一种或其组合。
5.如权利要求2所述的石墨烯的制备方法，其特征在于，所述混合液中还含有分散剂，所述分散剂包括选自改性聚四氟乙烯乳液、聚乙烯醇溶液、N,N-二甲基甲酰胺中的任一种或其组合，且所述分散剂相对于所述氧化石墨的质量比为0.005～0.03。
6.如权利要求2所述的石墨烯的制备方法，其特征在于，利用超声分散对所述混合液分散2～10分钟。
7.如权利要求2～6中任一项所述的石墨烯的制备方法，其特征在于，所述步骤b)包括：将所述混合液涂布在所述衬底上，所述衬底为聚对苯二甲酸乙二酯、铝箔、硅片、聚二甲基硅氧烷、改性聚二甲基硅氧烷、聚偏氟乙烯、或聚四氟乙烯中的任一种。
8.如权利要求1所述的石墨烯的制备方法，其特征在于，所述步骤c)包括：将设置有氧化石墨的衬底粘贴并压实在光雕用光盘的照射面上后放入光照射录机内，并用具有预定波长的红外激光进行照射。
9.一种石墨烯电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)根据权利要求1～8所述的石墨烯的制备方法得到石墨烯；
(2)将所述石墨烯加工成叉指状、平行条状、螺旋状及其组合形状中的任一种，以得到所述石墨烯电极。
10.如权利要求9所述的石墨烯电极的制备方法，其特征在于，在所述石墨烯上连接集电极。
11.如权利要求10所述的石墨烯电极的制备方法，其特征在于，在所述石墨烯的一侧粘贴导电胶带以作为所述集电极，所述导电胶带包括铜胶带、附带粘合剂的铜箔或铝箔、导电布中的任一种。
12.一种石墨烯电极，其特征在于，由权利要求9～11中任一项所述的石墨烯电极的制备方法制得。
13.一种石墨烯超级电容器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)根据权利要求9～11所述石墨烯电极的制备方法得到石墨烯电极；
(2)对所述石墨烯电极进行封装并浇注电解质溶液，待干燥后进行封装，以得到所述石墨烯超级电容器。
14.如权利要求13所述的石墨烯超级电容器的制备方法，其特征在于，所述石墨烯电极通过封装胶带进行封装，所述封装胶带包括Kapton胶带、透明胶带、封箱胶带、文具胶带、绝缘胶布中的任一种。
15.如权利要求13所述的石墨烯超级电容器的制备方法，其特征在于，所述电解质溶液包括聚乙烯醇/硫酸体系、聚乙烯醇/磷酸体系、聚甲基丙烯酸甲酯-碳酸乙烯酯-高氯酸锂体系、聚氧化乙烯-聚乙二醇-三氟甲基磺酸锂体系、聚苯胺-1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐-三甲基硅醇体系、1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲基磺酰幌酰亚胺-烟雾硅胶体系、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐-烟雾硅胶体系。
16.一种石墨烯超级电容器，其特征在于，由权利要求13～15任一项所述的石墨烯超级电容器的制备方法制得。
17.根据权利要求16所述的石墨烯超级电容器，其中，所述石墨烯电极之间为未经过激光还原的氧化石墨以作为隔离件将所述石墨烯电极之间进行隔离。
CN201310209855.0A 2013-05-30 2013-05-30 石墨烯、石墨烯电极、石墨烯超级电容器及其制备方法 Active CN104211047B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310209855.0A CN104211047B (zh) 2013-05-30 2013-05-30 石墨烯、石墨烯电极、石墨烯超级电容器及其制备方法
PCT/CN2014/070313 WO2014190772A1 (zh) 2013-05-30 2014-01-08 石墨烯、石墨烯电极、石墨烯超级电容器及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310209855.0A CN104211047B (zh) 2013-05-30 2013-05-30 石墨烯、石墨烯电极、石墨烯超级电容器及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104211047A CN104211047A (zh) 2014-12-17
CN104211047B true CN104211047B (zh) 2017-02-08

Family

ID=51987952

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310209855.0A Active CN104211047B (zh) 2013-05-30 2013-05-30 石墨烯、石墨烯电极、石墨烯超级电容器及其制备方法

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN104211047B (zh)
WO (1) WO2014190772A1 (zh)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105761774A (zh) * 2014-12-19 2016-07-13 北京生美鸿业科技有限公司 一种可用于智能液晶调光膜的新型电极材料及其制备方法
CN104538203B (zh) * 2014-12-31 2018-02-09 天津大学 一种透明超级电容器及其制备方法
CN106800291A (zh) * 2015-11-25 2017-06-06 衡阳恒荣高纯半导体材料有限公司 一种石墨烯的制备方法
CN107393728A (zh) * 2016-05-17 2017-11-24 湖南国盛石墨科技有限公司 石墨烯电容的制备方法
CN107394107A (zh) * 2016-05-17 2017-11-24 湖南国盛石墨科技有限公司 石墨烯电极的制备方法
CN106654382A (zh) * 2017-01-05 2017-05-10 戴雪青 一种石墨烯电池的制备方法
CN107069423B (zh) * 2017-05-19 2020-05-15 长春理工大学 一种垂直腔面发射半导体激光器制备方法
CN107445151A (zh) * 2017-09-07 2017-12-08 南京汉尔斯生物科技有限公司 石墨烯、石墨烯电极及其制备方法
CN107720729A (zh) * 2017-10-13 2018-02-23 南京旭羽睿材料科技有限公司 石墨烯薄膜、石墨烯超级电容器及其制备方法
CN107833759A (zh) * 2017-10-13 2018-03-23 南京旭羽睿材料科技有限公司 一种丝网印刷法制备石墨烯超级电容器电极的制备方法
CN107792850A (zh) * 2017-10-23 2018-03-13 南京旭羽睿材料科技有限公司 一种石墨烯电极的生产方法
CN107731548A (zh) * 2017-10-23 2018-02-23 南京旭羽睿材料科技有限公司 一种太阳能运转用石墨烯电容
CN108695074B (zh) * 2018-01-12 2019-11-15 纳智源科技（唐山）有限责任公司 一种石墨烯超级电容器及其制备方法
CN110724667A (zh) * 2018-01-30 2020-01-24 湖南师范大学 一种低成本光雕制备石墨烯3d微图案及该3d微图案在导向神经细胞生长中的应用
CN110350154B (zh) * 2018-04-04 2021-02-12 中国科学院福建物质结构研究所 一种磺酸锂取代氟化石墨烯及其制备方法和应用
ES2734729B2 (es) * 2018-06-07 2020-04-23 Consejo Superior Investigacion Procedimiento de obtencion de un electrodo flexible
CN109671572A (zh) * 2018-07-27 2019-04-23 纳智源科技（唐山）有限责任公司 电极、超级电容器及其制备方法
CN112825286A (zh) * 2019-11-20 2021-05-21 中国科学院半导体研究所 一种电容器及其制备方法
CN110980701A (zh) * 2019-12-27 2020-04-10 大连理工大学 一种石墨烯的制备方法、石墨烯及其应用
CN112259372A (zh) * 2020-09-25 2021-01-22 东莞市普隆电子有限公司 一种新型石墨烯涂层铝箔电容器

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101723310A (zh) * 2009-12-02 2010-06-09 吉林大学 一种利用氧化石墨烯制备导电微纳结构的光加工方法
CN101844761A (zh) * 2010-05-28 2010-09-29 上海师范大学 激光照射法制备还原氧化石墨烯
CN102637468A (zh) * 2011-02-15 2012-08-15 天津普兰纳米科技有限公司 复合材料、薄膜电极和超级电容器制备
CN102646795A (zh) * 2012-04-21 2012-08-22 吉林大学 基于激光还原图案化石墨烯电极的有机电致发光器件及制备方法
CN102945755A (zh) * 2011-08-15 2013-02-27 海洋王照明科技股份有限公司 一种超级电容器及其制备方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8317984B2 (en) * 2009-04-16 2012-11-27 Northrop Grumman Systems Corporation Graphene oxide deoxygenation
CN103508447A (zh) * 2012-06-26 2014-01-15 海洋王照明科技股份有限公司 石墨烯的制备方法
CN103236295B (zh) * 2013-04-23 2016-09-14 上海师范大学 一种图案化石墨烯导电薄膜的制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101723310A (zh) * 2009-12-02 2010-06-09 吉林大学 一种利用氧化石墨烯制备导电微纳结构的光加工方法
CN101844761A (zh) * 2010-05-28 2010-09-29 上海师范大学 激光照射法制备还原氧化石墨烯
CN102637468A (zh) * 2011-02-15 2012-08-15 天津普兰纳米科技有限公司 复合材料、薄膜电极和超级电容器制备
CN102945755A (zh) * 2011-08-15 2013-02-27 海洋王照明科技股份有限公司 一种超级电容器及其制备方法
CN102646795A (zh) * 2012-04-21 2012-08-22 吉林大学 基于激光还原图案化石墨烯电极的有机电致发光器件及制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN104211047A (zh) 2014-12-17
WO2014190772A1 (zh) 2014-12-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104211047B (zh) 石墨烯、石墨烯电极、石墨烯超级电容器及其制备方法
Moosavifard et al. All-solid state, flexible, high-energy integrated hybrid micro-supercapacitors based on 3D LSG/CoNi 2 S 4 nanosheets
Ghalmi et al. Capacitance performance of NiO thin films synthesized by direct and pulse potentiostatic methods
Younas et al. Facile one-step microwave-assisted method to synthesize nickel selenide nanosheets for high-performance hybrid supercapacitor
CN104944414B (zh) 石墨烯薄膜、石墨烯超级电容器及其制备方法
CN1554102A (zh) 高能量密度和高功率密度的电化学双电层储能电池
KR101793040B1 (ko) 울트라커패시터용 전극활물질의 제조방법, 상기 울트라커패시터용 전극활물질을 이용한 울트라커패시터 전극의 제조방법 및 울트라커패시터
CN205810974U (zh) 一种柔性全钠离子电池
CN108584951A (zh) 具有分级多孔结构的氮磷共掺杂碳电极材料的制备方法
CN109485867A (zh) 一种金属有机骨架化合物的制备方法及其应用
CN106744842A (zh) 一种制备石墨烯材料的方法及其在化学储能和/或转化中的用途
CN104008895A (zh) 一种石墨烯-离子液体复合电极及其制备方法与电化学电容器
KR20200006968A (ko) 개질 활성탄 및 그 제조 방법
CN108134055B (zh) 钛酸钠纳米带/碳化钛纳米片复合物的合成方法
Li et al. Preparation and electrochemical properties of graphene quantum dots/biomass activated carbon electrodes
CN107342421A (zh) 一种高含量吡啶氮掺杂多孔碳负极材料、制备方法及其应用
CN106784637B (zh) 一种高能量密度锂硫电池正极材料的制备方法
CN109400905A (zh) 一种金属有机骨架Mn-BTC及制备方法和应用
CN109585823A (zh) 一种硒化钴/石墨碳复合材料的制备方法
CN108232158A (zh) 一种有序介孔Co/CMK复合纳米负极材料的制备方法
JP2002231585A (ja) 電気二重層コンデンサ
CN104638248A (zh) 一种石墨烯/铅化合物复合材料的制备方法
KR20170056582A (ko) 전기 화학 커패시터용 전극 재료, 전기 화학 커패시터용 전극 도공액, 전기 화학 커패시터용 전극 및 전기 화학 커패시터
CN108666152A (zh) 一种自加热微型超级电容器
CN106340630B (zh) 一种SiO2/C复合纳米材料的制备方法及其在锂电池负极材料的应用

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant