CN105702477B - 基于石墨烯的超级电容电极材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于石墨烯的超级电容电极材料的制备方法。所述方法包括：将石墨箔放置在第一石墨电极的表面；在所述石墨箔的表面放置含有电解质溶液的有机多孔材料；在所述含有电解质溶液的有机多孔材料表面放置第二石墨电极；将所述第一石墨电极与直流电源的正极连接，所述第二石墨电极与所述直流电源的负极连接，并维持通电一段时间以达到预定深度的石墨烯；将具有所述预定深度的石墨烯的石墨箔进行水洗、干燥，以得到基于石墨烯的超级电容电极材料。本发明的制备方法操作简单，而且能够有效地增加超级电容器的能量密度，降低超级电容器的制备成本。

Description

基于石墨烯的超级电容电极材料的制备方法
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种基于石墨烯的超级电容电极材料的制备方法。
背景技术
石墨烯是一种碳质新材料，目前常规的石墨烯制备方法包括化学气相沉积法、外延生长法、氧化还原法以及电化学剥离法，其中，电化学剥离法由于具有高效环保的优点，而迅速得到推广和应用。石墨烯由于具有极高的比表面积，问世不久就被应用于超级电容器的制备，而且，这种基于石墨烯的超级电容电极材料通常为金属-石墨烯复合材料，例如铝基-石墨烯复合材料，其制备方法为将石墨烯胶体悬浮液涂覆或喷涂在采用机械涂覆或喷涂等工艺使石墨烯溶液在铝等电子集流体(例如铝箔)的表面上，经过干燥处理，以形成铝基-石墨烯复合材料。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下技术问题：
现有的基于石墨烯的超级电容电极材料通常为金属-石墨烯复合材料，其制备方法操作复杂，而且，制备需要使用金属箔作为电子集流体，因此制备成本比较高。
发明内容
本发明提供的基于石墨烯的超级电容电极材料的制备方法，能够有效地增加超级电容器的能量密度，并且降低超级电容器的制备成本。
本发明提供一种基于石墨烯的超级电容电极材料的制备方法，包括：
将石墨箔放置在第一石墨电极的表面；
在所述石墨箔的表面放置含有电解质溶液的有机多孔材料；
在所述含有电解质溶液的有机多孔材料表面放置第二石墨电极；
将所述第一石墨电极与直流电源的正极连接，所述第二石墨电极与所述直流电源的负极连接，并维持通电一段时间以达到预定深度的石墨烯；
将具有所述预定深度的石墨烯的石墨箔进行水洗、干燥，以得到基于石墨烯的超级电容电极材料。
优选地，在所述将石墨箔放置在第一石墨电极的表面之前，还包括：
将所述有机多孔材料放入所述电解质溶液中，使所述有机多孔材料充分吸收所述电解质溶液。
优选地，所述有机多孔材料的与所述石墨箔接触的表面积小于或者等于所述石墨箔的与所述有机多孔材料接触的表面积。
优选地，所述有机多孔材料为聚氨酯、聚乙烯醇或者二氧化硅水凝胶。
优选地，所述电解质溶液为硫酸、氢氧化钾或者硫酸铵水溶液。
本发明实施例提供的基于石墨烯的超级电容电极材料的制备方法，将石墨箔放置在第一石墨电极的表面，在所述石墨箔的表面放置含有电解质溶液的有机多孔材料，并在所述含有电解质溶液的有机多孔材料表面放置第二石墨电极；将所述第一石墨电极与直流电源的正极连接，所述第二石墨电极与所述直流电源的负极连接，并维持通电一段时间以达到预定深度的石墨烯；将具有所述预定深度的石墨烯的石墨箔进行水洗、干燥，以得到基于石墨烯的超级电容电极材料。与现有技术相比，其制备方法操作简单，由于无需使用电子集流体，从而能够有效地增加超级电容器的能量密度，并且降低超级电容器的制备成本。
附图说明
图1为本发明一实施例基于石墨烯的超级电容电极材料的制备方法的流程图；
图2为本发明的基于石墨烯的超级电容电极材料的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种基于石墨烯的超级电容电极材料的制备方法，如图1所示，所述方法包括：
将石墨箔放置在第一石墨电极的表面；
在所述石墨箔的表面放置含有电解质溶液的有机多孔材料；
在所述含有电解质溶液的有机多孔材料表面放置第二石墨电极；
将所述第一石墨电极与直流电源的正极连接，所述第二石墨电极与所述直流电源的负极连接，并维持通电一段时间以达到预定深度的石墨烯；
将具有所述预定深度的石墨烯的石墨箔进行水洗、干燥，以得到基于石墨烯的超级电容电极材料。
本发明实施例提供的基于石墨烯的超级电容电极材料的制备方法，与现有技术相比，一方面，其制备方法操作简单；另一方面，其充分利用了石墨烯的高表面积特性和石墨箔良好的导电性，而省去了现有技术中的电子集流体，从而能够有效地增加超级电容器的能量密度，并且降低超级电容器的制备成本。
如图2所示，为本发明的基于石墨烯的超级电容电极材料的结构示意图。
进一步地，在所述将石墨箔放置在第一石墨电极的表面之前，还包括：
将所述有机多孔材料放入所述电解质溶液中，使所述有机多孔材料充分吸收所述电解质溶液。
优选地，所述有机多孔材料的与所述石墨箔接触的表面积小于或者等于所述石墨箔的与所述有机多孔材料接触的表面积。这样，可以避免制备过程中电解质溶液与石墨电极直接接触。
其中，所述有机多孔材料为聚氨酯、聚乙烯醇或者二氧化硅水凝胶。
其中，所述电解质溶液为硫酸、氢氧化钾或者硫酸铵水溶液。
这里以所述有机多孔材料为聚乙烯醇，所述电解质溶液为硫酸水溶液为例来说明本发明的基于石墨烯的超级电容电极材料的制备方法。
将2.0cm(长)×1.5cm(宽)×0.5cm(高)大小的聚乙烯醇有机多孔材料，放入1摩尔/升的硫酸水溶液中浸泡10min使其内部充分吸收硫酸水溶液；
将3.0cm(长)×2.0cm(宽)×0.02cm(厚)大小的石墨箔放置在第一石墨电极的表面，所述第一石墨电极的表面积5.0cm(长)×5cm(宽)，然后把吸收了硫酸水溶液的聚乙烯醇有机多孔材料放置在所述石墨箔的表面，最后在聚乙烯醇有机多孔材料的表面再放置另一块相同尺寸的第二石墨电极。
在两块石墨电极间施加3V-10V的直流电压，并且所述第一石墨电极接正极，所述第二石墨电极接负极，电化学处理0.5min-5min。
将经过上述电化学处理的石墨箔水洗并在80℃干燥。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种基于石墨烯的超级电容电极材料的制备方法，其特征在于，包括：
将石墨箔放置在第一石墨电极的表面；
在所述石墨箔的表面放置含有电解质溶液的有机多孔材料；
在所述含有电解质溶液的有机多孔材料表面放置第二石墨电极；
将所述第一石墨电极与直流电源的正极连接，所述第二石墨电极与所述直流电源的负极连接，并维持通电一段时间以在所述石墨箔上形成预定深度的石墨烯；
将具有所述预定深度的石墨烯的石墨箔进行水洗、干燥，以得到基于石墨烯的超级电容电极材料；
其中，所述有机多孔材料的与所述石墨箔接触的表面积小于或者等于所述石墨箔的与所述第一石墨电极接触的表面积。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述将石墨箔放置在第一石墨电极的表面之前，还包括：
将所述有机多孔材料放入所述电解质溶液中，使所述有机多孔材料充分吸收所述电解质溶液。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，所述有机多孔材料为聚氨酯、聚乙烯醇或者二氧化硅水凝胶。
4.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，所述电解质溶液为硫酸、氢氧化钾或者硫酸铵水溶液。
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