CN106847536A - 一种石墨烯超级电容器的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种石墨烯超级电容器的制备方法，通过在有机薄膜上依次采用高能射线照射制备石墨烯超级电容器负极、介电层和电容器正极，得到石墨烯超级电容器。本发明采用高能射线，通过可寻址技术，编程设置x、y轴的走位控制还原石墨烯的布局以及介电层和电容器正极的固化，定位准确，可同时制造多块石墨烯超级电容器，且避免有毒还原剂的使用，环保。采用大直径卷绕设备，卷绕完成后进行裁剪，操作简单、效率高。
Description
技术领域
本发明涉及电容器领域，尤其涉及一种石墨烯超级电容器的制备方法。
背景技术
石墨烯狭义上指单层石墨，厚度为0.335nm，仅有一层碳原子，但实际上10层以内的石墨结构也可称作石墨烯。而10层以上的则被称为石墨薄膜。石墨烯的每个碳原子均为sp2杂化，并贡献剩余一个杂化，并贡献剩余一个p轨道电子形成π键，π电子可以自由移动，赋予石墨烯优异的导性。由于原间作用力非常强，在常温下，即使周围碳原子发生碰撞，石墨烯中的电子受到的干扰也很小。在传输时不易发生散射，约为硅中电子迁移率的140倍。其电导率可达106s/m，是常温下导电性最佳的材料，可应用到各种电子元器件的制造。
石墨烯超级电容器为基于石墨烯材料的超级电容器的统称。利用石墨烯独特的二维结构和出色的固有的物理特性，诸如异常高的导电性和大表面积，石墨烯基材料在超级电容器中的应用具有极大的潜力。石墨烯基材料与传统的电极材料相比，在能量储存和释放的过程中，显示了一些新颖的特征和机制。但是，现有的石墨烯超级电容器对制备条件及环境要求较高，量产难度大、成本高。
发明内容
为解决上述问题，本发明的提出一种条件简单、产量好、效益高的石墨烯超级电容器的制备方法。
本发明提出一种石墨烯超级电容器的制备方法，包括以下步骤：
S1、在有机薄膜上涂覆氧化石墨烯溶液，根据电容器形状，通过x,y轴平面寻址定位，采用高能射线在氧化石墨烯上进行照射，还原出若干石墨烯超级电容器负极和负极极耳，清洗多余的氧化石墨烯，干燥得到石墨烯超级电容器负极；
S2、在石墨烯超级电容器负极上涂覆介电层材料，通过x,y轴平面寻址定位，采用高能射线进行照射，固化该电层材料，清洗多余的介电层材料，干燥得到介电层；
S3、在介电层上涂覆正极材料，根据电容器形状，通过x,y轴平面寻址定位，采用高能射线进行照射，清洗多余的正极材料，干燥得到电容器正极，该电容器正极和石墨烯超级电容器负极和介电层组成石墨烯超级电容器；
S4、将有机薄膜进行卷绕切割，根据石墨烯超级电容器的形状裁剪成型，铆接电极，进行包装。
优选的，所述有机薄膜为聚二甲基硅氧烷薄膜、聚乙烯醇薄膜、PE薄膜、聚酯薄膜或涂覆水性UV树脂的薄膜中的一种。
优选的，所述高能射线包括激光、X射线、粒子束。
优选的，所述涂覆操作为喷涂、印刷或旋涂。
优选的，所述清洗操作是指用极性溶剂或有机溶剂进行清洗。
本发明的有益效果为：采用高能射线，通过可寻址技术，编程设置x、y轴的走位控制还原石墨烯的布局以及介电层和电容器正极的固化，定位准确，可同时制造多块石墨烯超级电容器，且避免有毒还原剂的使用，环保。采用大直径卷绕设备，卷绕完成后进行裁剪，操作简单、效率高。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步描述。
实施例一：
一种石墨烯超级电容器的制备方法，包括以下步骤：
S1、在聚二甲基硅氧烷薄膜上喷涂氧化石墨烯溶液，根据电容器形状，通过x,y轴平面寻址定位在氧化石墨烯上进行激光刻画，还原出若干石墨烯超级电容器负极和负极极耳，用去离子水清洗多余的氧化石墨烯，干燥得到石墨烯超级电容器负极；
S2、在石墨烯超级电容器负极上喷涂介电层材料，通过x,y轴平面寻址定位进行激光固化，清洗多余的介电层材料，干燥得到介电层；
S3、在介电层上喷涂正极材料，根据电容器形状，通过x,y轴平面寻址定位进行激光固化，清洗多余的正极材料，干燥得到电容器正极，该电容器正极和石墨烯超级电容器负极和介电层组成石墨烯超级电容器；
S4、将聚二甲基硅氧烷薄膜进行卷绕切割，根据石墨烯超级电容器的形状裁剪成型，铆接电极，进行包装。
实施例二：
一种石墨烯超级电容器的制备方法，包括以下步骤：
S1、在聚乙烯醇薄膜上旋涂氧化石墨烯溶液，根据电容器形状，通过x,y轴平面寻址定位，采用X射线在氧化石墨烯上进行照射，还原出若干石墨烯超级电容器负极和负极极耳，清洗多余的氧化石墨烯，干燥得到石墨烯超级电容器负极；
S2、在石墨烯超级电容器负极上旋涂介电层材料，通过x,y轴平面寻址定位，采用X射线进行照射，固化该电层材料，清洗多余的介电层材料，干燥得到介电层；
S3、在介电层上旋涂正极材料，根据电容器形状，通过x,y轴平面寻址定位，采用X射线进行照射，清洗多余的正极材料，干燥得到电容器正极，该电容器正极和石墨烯超级电容器负极和介电层组成石墨烯超级电容器；
S4、将聚乙烯醇薄膜进行卷绕切割，根据石墨烯超级电容器的形状裁剪成型，铆接电极，进行包装。
实施例三：
一种石墨烯超级电容器的制备方法，包括以下步骤：
S1、在聚酯薄膜上印刷氧化石墨烯溶液，根据电容器形状，通过x,y轴平面寻址定位，采用粒子束在氧化石墨烯上进行照射，还原出若干石墨烯超级电容器负极和负极极耳，清洗多余的氧化石墨烯，干燥得到石墨烯超级电容器负极；
S2、在石墨烯超级电容器负极上印刷介电层材料，通过x,y轴平面寻址定位，采用粒子束进行照射，固化该电层材料，清洗多余的介电层材料，干燥得到介电层；
S3、在介电层上印刷正极材料，根据电容器形状，通过x,y轴平面寻址定位，采用粒子束进行照射，清洗多余的正极材料，干燥得到电容器正极，该电容器正极和石墨烯超级电容器负极和介电层组成石墨烯超级电容器；
S4、将聚酯薄膜进行卷绕切割，根据石墨烯超级电容器的形状裁剪成型，铆接电极，进行包装。
上述优选实施方式应视为本申请方案实施方式的举例说明，凡与本申请方案雷同、近似或以此为基础作出的技术推演、替换、改进等，均应视为本专利的保护范围。
Claims (5)
1.一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：
S1、在有机薄膜上涂覆氧化石墨烯溶液，根据电容器形状，通过x,y轴平面寻址定位，采用高能射线在氧化石墨烯上进行照射，还原出若干石墨烯超级电容器负极和负极极耳，清洗多余的氧化石墨烯，干燥得到石墨烯超级电容器负极；
S2、在石墨烯超级电容器负极上涂覆介电层材料，通过x,y轴平面寻址定位，采用高能射线进行照射，固化该电层材料，清洗多余的介电层材料，干燥得到介电层；
S3、在介电层上涂覆正极材料，根据电容器形状，通过x,y轴平面寻址定位，采用高能射线进行照射，清洗多余的正极材料，干燥得到电容器正极，该电容器正极和石墨烯超级电容器负极和介电层组成石墨烯超级电容器；
S4、将有机薄膜进行卷绕切割，根据石墨烯超级电容器的形状裁剪成型，铆接电极，进行包装。
2.根据权利要求1所述的石墨烯超级电容器的制备方法，其特征在于，所述有机薄膜为聚二甲基硅氧烷薄膜、聚乙烯醇薄膜、PE薄膜、聚酯薄膜或涂覆水性UV树脂的薄膜中的一种。
3.根据权利要求1所述的石墨烯超级电容器的制备方法，其特征在于，所述高能射线包括激光、X射线、粒子束。
4.根据权利要求1所述的石墨烯超级电容器的制备方法，其特征在于，所述涂覆操作为喷涂、印刷或旋涂。
5.根据权利要求1所述的石墨烯超级电容器的制备方法，其特征在于，所述清洗操作是指用极性溶剂或有机溶剂进行清洗。
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