CN108063060A - 一种纸基超级电容器电极材料的制备方法 - Google Patents
一种纸基超级电容器电极材料的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108063060A CN108063060A CN201711268951.7A CN201711268951A CN108063060A CN 108063060 A CN108063060 A CN 108063060A CN 201711268951 A CN201711268951 A CN 201711268951A CN 108063060 A CN108063060 A CN 108063060A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- graphite
- paper
- electrode material
- super capacitor
- preparation
- 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.)
- Granted
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims abstract description 30
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 title claims abstract description 27
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 24
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 97
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 83
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 83
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 20
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- PSZYNBSKGUBXEH-UHFFFAOYSA-N naphthalene-1-sulfonic acid Chemical group C1=CC=C2C(S(=O)(=O)O)=CC=CC2=C1 PSZYNBSKGUBXEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 claims abstract description 15
- 229920000128 polypyrrole Polymers 0.000 claims abstract 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 35
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims description 32
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 21
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 claims description 14
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 14
- 150000003233 pyrroles Chemical class 0.000 claims description 13
- LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M Cetrimonium bromide Chemical compound [Br-].CCCCCCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 11
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims description 11
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 10
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 10
- FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N potassium nitrate Chemical compound [K+].[O-][N+]([O-])=O FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N sodium nitrate Chemical compound [Na+].[O-][N+]([O-])=O VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 7
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 7
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 7
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 7
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 7
- 238000002484 cyclic voltammetry Methods 0.000 claims description 5
- 238000004502 linear sweep voltammetry Methods 0.000 claims description 5
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 235000010333 potassium nitrate Nutrition 0.000 claims description 5
- 239000004323 potassium nitrate Substances 0.000 claims description 5
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 235000010344 sodium nitrate Nutrition 0.000 claims description 5
- 239000004317 sodium nitrate Substances 0.000 claims description 5
- FBAFATDZDUQKNH-UHFFFAOYSA-M iron chloride Chemical compound [Cl-].[Fe] FBAFATDZDUQKNH-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N dimethylformamide Substances CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 3
- 238000003672 processing method Methods 0.000 claims 2
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical class O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 claims 1
- 125000005588 carbonic acid salt group Chemical group 0.000 claims 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims 1
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 abstract 1
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 abstract 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 abstract 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 abstract 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 12
- ZHNUHDYFZUAESO-UHFFFAOYSA-N Formamide Chemical compound NC=O ZHNUHDYFZUAESO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 5
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 4
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 4
- 241000209094 Oryza Species 0.000 description 3
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 3
- ZRXADTFMGYNRKV-UHFFFAOYSA-N [S].C1=CC=CC2=CC=CC=C21 Chemical compound [S].C1=CC=CC2=CC=CC=C21 ZRXADTFMGYNRKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005660 chlorination reaction Methods 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- VIKNJXKGJWUCNN-XGXHKTLJSA-N norethisterone Chemical compound O=C1CC[C@@H]2[C@H]3CC[C@](C)([C@](CC4)(O)C#C)[C@@H]4[C@@H]3CCC2=C1 VIKNJXKGJWUCNN-XGXHKTLJSA-N 0.000 description 3
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 3
- UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N Naphthalene Chemical compound C1=CC=CC2=CC=CC=C21 UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 2
- YFDKVXNMRLLVSL-UHFFFAOYSA-N 2-dodecylbenzenesulfonic acid;sodium Chemical compound [Na].CCCCCCCCCCCCC1=CC=CC=C1S(O)(=O)=O YFDKVXNMRLLVSL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 229920003043 Cellulose fiber Polymers 0.000 description 1
- 206010054949 Metaplasia Diseases 0.000 description 1
- 206010068052 Mosaicism Diseases 0.000 description 1
- 241000255964 Pieridae Species 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 230000031709 bromination Effects 0.000 description 1
- 238000005893 bromination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000015689 metaplastic ossification Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 125000000913 palmityl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 229920000767 polyaniline Polymers 0.000 description 1
- 229920006389 polyphenyl polymer Polymers 0.000 description 1
- 210000003765 sex chromosome Anatomy 0.000 description 1
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
-
- 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
-
- 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)
- Power Engineering (AREA)
- Paper (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Paints Or Removers (AREA)
Abstract
本发明提供了一种纸基超级电容器电极材料的制备方法，属于能源新材料技术领域。纸由于其自身特点而成为一类重要的电极材料基底，被广泛应用于各类柔性储能器件中。本发明采用丝网印刷的方法将胶状石墨印刷在纸上后依次浸泡在碳酸盐溶液和硝酸盐溶液中，采用电化学方法进行处理，将胶状石墨形成部分剥离的片状结构。再经过原位聚合沉积聚吡咯，最后经过有萘磺酸掺杂，最终得到厚度为0.15毫米的纸基超级电容器电极材料。本发明所述的制备方法具有工艺流程简单，设备要求低，适合产业化生产的特点。本发明制备的纸基超级电容器电极材料用于超级电容器时，具有比容量高、稳定性好、电导率高等特点，有利于高性能超级电容器的工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种纸基超级电容器电极材料的制备方法，属于能源新材料的技术领域。
背景技术
纸张价格低廉，可折叠，对环境无害，被广泛应用于日常生活中。通常，纸由直径约20微米的纤维素纤维组成。近年来，纸张正在成为太阳能电池，晶体管，显示器和能量存储器等各种电子器件的有前景的柔性基板。纸基设备的实现不仅对其广泛的应用而且对于它们与印刷电子设备的兼容性而言是非常期望的。针对纸低成本，环境友好的性质和广泛的应用，纸张被开发用于我们的超级电容器的基板。碳材料作为电化学双层电容器最典型的电极材料，由于其良好的导电性，强大的机械性能和稳定的电化学行为，在过去的几十年中已经被广泛研究。
中国专利公开号CN103137342A，公开日2013年06月05日，发明名称为石墨烯-聚苯胺超级电容器电极材料及其制备方法，该文献通过电解石墨纸获得以石墨纸为基底的原位自支撑状的石墨烯和在石墨烯表面恒电位沉积的聚苯胺组成的复合电极材料。然而，石墨纸的制备过程工艺繁琐，对设备要求较高，且其韧性问题束缚了该材料的进一步应用。
发明内容
针对上述存在问题，本发明的目的在于提供一种工艺流程简单，设备要求低，成本较低，适合产业化生产的较高的纸基超级电容器电极及其制备方法，为了实现上述目的，本发明技术解决方案为：
一种纸基超级电容器电极材料的制备方法，所述的制备方法按以下步骤进行：
A将20wt％的石墨粉、25wt％的环氧树脂和55wt％的Ν,Ν-二甲基甲酰胺混合，制备成可印刷的胶状石墨，将纸放在丝印网板下，将胶状石墨在丝印网板上用丝印刮刀反复涂覆，在纸的上、下表面上分别形成胶状石墨层，得到夹层状石墨/纸。
B将10～20g碳酸盐、0.01～0.1g表面活性剂和200ml蒸馏水混合配制碳酸盐溶液，将20～30g硝酸盐、0.01～0.1g表面活性剂和200ml蒸馏水混合配制硝酸盐溶液，将步骤A得到的夹层状石墨/纸先后浸泡在碳酸盐溶液和硝酸盐溶液中，在-2～2V的电压下，依次进行电化学处理，使夹层状石墨/纸上的夹层石墨层形成部分剥离的片状结构，促进石墨层间的电接触。
C将6g吡咯、0.01～0.1g表面活性剂和100ml蒸馏水混合配制吡咯溶液，将13g氯化铁和100ml蒸馏水混合配制氯化铁溶液，将10g萘磺酸和100ml蒸馏水混合配制萘磺酸溶液，将经过步骤B处理过的夹层状石墨/纸浸泡在吡咯溶液中，将氯化铁溶液按100ml/30分钟的速度全部滴加到吡咯溶液中，反应2小时，在石墨/纸的石墨层上沉积吡咯，随后浸泡到萘磺酸溶液中掺杂，抑制反离子的抽离效应，掺杂30分钟后，取出烘干1小时，得到厚度为0.15毫米纸基超级电容器电极材料。
所述的石墨粉半径为0.1～5微米。
所述的电化学处理方法为循环伏安法或线性扫描伏安法中的一种。
所述的电化学处理方法扫描速率在0.01～0.1V/s，次数为10～30次。
所述的碳酸盐为碳酸钠或碳酸钾中的一种。
所述的硝酸盐为硝酸钠或硝酸钾中的一种。
所述的表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠中的一种或两种。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)制备工艺简单、成本低廉，适合产业化生产；
(2)用石墨在普通白纸的上表面均匀涂覆石墨层，使得纸质材料具有导电性能，增大了纸基电极材料的比容量，同时加入大阴离子掺杂剂，抑制了反粒子抽离效应；
(3)石墨经过电化学处理，提高了比表面积，且能与基底较为紧密的连接，为电极材料提供了良好的导电通道。
本发明所述的制备方法具有工艺流程简单，设备要求低，成本较低，适合产业化生产的特点。本发明制备的纸基超级电容器电极用于超级电容器时，具有比容量高、稳定性好、电导率高等特点，有利于高性能超级电容器的工业化生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明做进一步详细描述。
一种纸基超级电容器电极的制备方法，所述的制备方法按以下步骤进行：
A将20wt％的石墨粉、25wt％的环氧树脂和55wt％的Ν,Ν-二甲基甲酰胺混合，制备成可印刷的胶状石墨，将纸放在丝印网板下，将胶状石墨在丝印网板上用丝印刮刀反复涂覆，在纸的上、下表面上分别形成胶状石墨层，得到夹层状石墨/纸。
B将10～20g碳酸盐、0.01～0.1g表面活性剂和200ml蒸馏水混合配制碳酸盐溶液，将20～30g硝酸盐、0.01～0.1g表面活性剂和200ml蒸馏水混合配制硝酸盐溶液，将步骤A得到的夹层状石墨/纸先后浸泡在碳酸盐溶液和硝酸盐溶液中，在-2～2V的电压下，依次进行电化学处理，使夹层状石墨/纸上的夹层石墨层形成部分剥离的片状结构，促进石墨层间的电接触。
C将6g吡咯、0.01～0.1g表面活性剂和100ml蒸馏水混合配制吡咯溶液，将13g氯化铁和100ml蒸馏水混合配制氯化铁溶液，将10g萘磺酸和100ml蒸馏水混合配制萘磺酸溶液，将经过步骤B处理过的夹层状石墨/纸浸泡在吡咯溶液中，将氯化铁溶液按100ml/30分钟的速度全部滴加到吡咯溶液中，反应2小时，在石墨/纸的石墨层上沉积吡咯，随后浸泡到萘磺酸溶液中掺杂，抑制反离子的抽离效应，掺杂30分钟后，取出烘干1小时，得到厚度为0.15毫米纸基超级电容器电极材料。
所述的石墨粉半径为0.1～5微米。
所述的电化学处理方法为循环伏安法或线性扫描伏安法中的一种。
所述的电化学处理方法扫描速率在0.01～0.1V/s，次数为10～30次。
所述的碳酸盐为碳酸钠或碳酸钾中的一种。
所述的硝酸盐为硝酸钠或硝酸钾中的一种。
所述的表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠中的一种或两种。
具体实施例
实施例1
A将半径为0.1微米的20wt％的石墨粉、25wt％的环氧树脂和55wt％的Ν,Ν-二甲基甲酰胺混合，制备成可印刷的胶状石墨，将纸放在丝印网板下，将胶状石墨在丝印网板上用丝印刮刀反复涂覆，在纸的上、下表面上分别形成胶状石墨层，得到夹层状石墨/纸。
B将10g碳酸钠、0.01g十六烷基三甲基溴化铵和200ml蒸馏水混合配制碳酸盐溶液，将30g硝酸钠、0.01g十六烷基三甲基溴化铵和200ml蒸馏水混合配制硝酸盐溶液，将步骤A得到的夹层状石墨/纸先后浸泡在碳酸盐溶液和硝酸盐溶液中，在-2～2V的电压下，用0.01V/s的扫描速率依次进行线性扫描伏安法电化学处理10次，使夹层状石墨/纸上的夹层石墨层形成部分剥离的片状结构，促进石墨层间的电接触。
C将6g吡咯、0.01g十六烷基三甲基溴化铵和100ml蒸馏水混合配制吡咯溶液，将13g氯化铁和100ml蒸馏水混合配制氯化铁溶液，将10g萘磺酸和100ml蒸馏水混合配制萘磺酸溶液，将经过步骤B处理过的夹层状石墨/纸浸泡在吡咯溶液中，将氯化铁溶液按100ml/30分钟的速度全部滴加到吡咯溶液中，反应2小时，在石墨/纸的石墨层上沉积吡咯，随后浸泡到萘磺酸溶液中掺杂，抑制反离子的抽离效应，掺杂30分钟后，取出烘干1小时，得到厚度为0.15毫米纸基超级电容器电极材料。
将上述超级电容器在工作电压0～0.8V之间进行性能测试，比容量为1950F/g，经1000次循环后容量保持率为80％。
实施例2
A将半径为0.5微米的20wt％的石墨粉、25wt％的环氧树脂和55wt％的Ν,Ν-二甲基甲酰胺混合，制备成可印刷的胶状石墨，将纸放在丝印网板下，将胶状石墨在丝印网板上用丝印刮刀反复涂覆，在纸的上、下表面上分别形成胶状石墨层，得到夹层状石墨/纸。
B将10g碳酸钾、0.1g十六烷基三甲基溴化铵、0.1g十二烷基苯磺酸钠和200ml蒸馏水混合配制碳酸盐溶液，将20g硝酸钾、0.1g十六烷基三甲基溴化铵、0.1g十二烷基苯磺酸钠和200ml蒸馏水混合配制硝酸盐溶液，将步骤A得到的夹层状石墨/纸先后浸泡在碳酸盐溶液和硝酸盐溶液中，在-2～2V的电压下，用0.02V/s的扫描速率依次进行循环伏安法电化学处理12次，使夹层状石墨/纸上的夹层石墨层形成部分剥离的片状结构，促进石墨层间的电接触。
C将6g吡咯、0.07g十六烷基三甲基溴化铵、0.07g十二烷基苯磺酸钠和100ml蒸馏水混合配制吡咯溶液，将10g氯化铁和100ml蒸馏水混合配制氯化铁溶液，将10g萘磺酸和100ml蒸馏水混合配制萘磺酸溶液，将经过步骤B处理过的夹层状石墨/纸浸泡在吡咯溶液中，将氯化铁溶液按100ml/30分钟的速度全部滴加到吡咯溶液中，反应2小时，在石墨/纸的石墨层上沉积吡咯，随后浸泡到萘磺酸溶液中掺杂，抑制反离子的抽离效应，掺杂30分钟后，取出烘干1小时，得到厚度为0.15毫米纸基超级电容器电极材料。
将上述超级电容器在工作电压0～0.8V之间进行性能测试，比容量为2150F/g，经1000次循环后容量保持率为80％。
实施例3
A将半径为3微米的20wt％的石墨粉、25wt％的环氧树脂和55wt％的Ν,Ν-二甲基甲酰胺混合，制备成可印刷的胶状石墨，将纸放在丝印网板下，将胶状石墨在丝印网板上用丝印刮刀反复涂覆，在纸的上、下表面上分别形成胶状石墨层，得到夹层状石墨/纸。
B将17g碳酸钾、0.09g十二烷基苯磺酸钠和200ml蒸馏水混合配制碳酸盐溶液，将20g硝酸钠、0.01g十二烷基苯磺酸钠和100ml蒸馏水混合配制硝酸盐溶液，将步骤A得到的夹层状石墨/纸先后浸泡在碳酸盐溶液和硝酸盐溶液中，在-2～2V的电压下，用0.08V/s的扫描速率依次进行线性扫描伏安法电化学处理25次，使夹层状石墨/纸上的夹层石墨层形成部分剥离的片状结构，促进石墨层间的电接触。
C将6g吡咯、0.1g十二烷基苯磺酸钠和100ml蒸馏水混合配制吡咯溶液，将13g氯化铁和100ml蒸馏水混合配制氯化铁溶液，将10g萘磺酸和100ml蒸馏水混合配制萘磺酸溶液，将经过步骤B处理过的夹层状石墨/纸浸泡在吡咯溶液中，将氯化铁溶液按100ml/30分钟的速度全部滴加到吡咯溶液中，反应2小时，在石墨/纸的石墨层上沉积吡咯，随后浸泡到萘磺酸溶液中掺杂，抑制反离子的抽离效应，掺杂30分钟后，取出烘干1小时，得到厚度为0.15毫米纸基超级电容器电极材料。
将上述柔性超级电容器在工作电压0～0.8V之间进行性能测试，比容量为1800F/g，经1000次循环后容量保持率为78％。
实施例4：
A将半径为5微米的20wt％的石墨粉、25wt％的环氧树脂和55wt％的Ν,Ν-二甲基甲酰胺混合，制备成可印刷的胶状石墨，将纸放在丝印网板下，将胶状石墨在丝印网板上用丝印刮刀反复涂覆，在纸的上、下表面上分别形成胶状石墨层，得到夹层状石墨/纸。
B将20g碳酸钠、0.1g十二烷基苯磺酸钠、0.1g十六烷基三甲基溴化铵和200ml蒸馏水混合配制碳酸盐溶液，将30g硝酸钾、0.1g十二烷基苯磺酸钠、0.1g十六烷基三甲基溴化铵和100ml蒸馏水混合配制硝酸盐溶液，将步骤A得到的夹层状石墨/纸先后浸泡在碳酸盐溶液和硝酸盐溶液中，在-2～2V的电压下，用0.1V/s的扫描速率依次进行循环伏安法电化学处理30次，使夹层状石墨/纸上的夹层石墨层形成部分剥离的片状结构，促进石墨层间的电接触。
C将6g吡咯、0.1g十二烷基苯磺酸钠、0.1g十六烷基三甲基溴化铵和100ml蒸馏水混合配制吡咯溶液，将13g氯化铁和100ml蒸馏水混合配制氯化铁溶液，将10g萘磺酸和100ml蒸馏水混合配制萘磺酸溶液，将经过步骤B处理过的夹层状石墨/纸浸泡在吡咯溶液中，将氯化铁溶液按100ml/30分钟的速度全部滴加到吡咯溶液中，反应2小时，在石墨/纸的石墨层上沉积吡咯，随后浸泡到萘磺酸溶液中掺杂，抑制反离子的抽离效应，掺杂30分钟后，取出烘干1小时，得到厚度为0.15毫米纸基超级电容器电极材料。
将上述柔性超级电容器在工作电压0～0.8V之间进行性能测试，比容量为2100F/g，经1000次循环后容量保持率为77％。
Claims (7)
1.一种纸基超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：所述的制备方法按以下步骤进行：
A将20wt％的石墨粉、25wt％的环氧树脂和55wt％的Ν,Ν-二甲基甲酰胺混合，制备成可印刷的胶状石墨，将纸放在丝印网板下，将胶状石墨在丝印网板上用丝印刮刀反复涂覆，在纸的上、下表面上分别形成胶状石墨层，得到夹层状石墨/纸；
B将10～20g碳酸盐、0.01～0.1g表面活性剂和200ml蒸馏水混合配制碳酸盐溶液，将20～30g硝酸盐、0.01～0.1g表面活性剂和200ml蒸馏水混合配制硝酸盐溶液，将步骤A得到的夹层状石墨/纸先后浸泡在碳酸盐溶液和硝酸盐溶液中，在-2～2V的电压下，依次进行电化学处理，使夹层状石墨/纸上的夹层石墨层形成部分剥离的片状结构，促进石墨层间的电接触；
C将6g吡咯、0.01～0.1g表面活性剂和100ml蒸馏水混合配制吡咯溶液，将13g氯化铁和100ml蒸馏水混合配制氯化铁溶液，将10g萘磺酸和100ml蒸馏水混合配制萘磺酸溶液，将经过步骤B处理过的夹层状石墨/纸浸泡在吡咯溶液中，将氯化铁溶液按100ml/30分钟的速度全部滴加到吡咯溶液中，反应2小时，在石墨/纸的石墨层上沉积聚吡咯，随后浸泡到萘磺酸溶液中掺杂，抑制反离子的抽离效应，掺杂30分钟后，取出烘干1小时，得到厚度为0.15毫米纸基超级电容器电极材料。
2.根据权利要求1所述纸基超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：所述的石墨粉半径为0.1～5微米。
3.根据权利要求1所述纸基超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：所述的电化学处理方法为循环伏安法或线性扫描伏安法中的一种。
4.根据权利要求1所述纸基超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：所述的电化学处理方法扫描速率在0.01～0.1V/s，次数为10～30次。
5.根据权利要求1所述纸基超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：所述的碳酸盐为碳酸钠或碳酸钾中的一种。
6.根据权利要求1所述纸基超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：所述的硝酸盐为硝酸钠或硝酸钾中的一种。
7.根据权利要求1所述纸基超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：所述的表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵或十二烷基苯磺酸钠中的一种或两种。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711268951.7A CN108063060B (zh) | 2017-12-05 | 2017-12-05 | 一种纸基超级电容器电极材料的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711268951.7A CN108063060B (zh) | 2017-12-05 | 2017-12-05 | 一种纸基超级电容器电极材料的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108063060A true CN108063060A (zh) | 2018-05-22 |
| CN108063060B CN108063060B (zh) | 2019-04-09 |
Family
ID=62135158
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711268951.7A Active CN108063060B (zh) | 2017-12-05 | 2017-12-05 | 一种纸基超级电容器电极材料的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108063060B (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109637841A (zh) * | 2018-11-22 | 2019-04-16 | 武汉纺织大学 | 一种碳纤维束电极材料的制备方法 |
| CN109637842A (zh) * | 2018-11-22 | 2019-04-16 | 武汉纺织大学 | 一种碳纤维毡电极材料的制备方法 |
| CN111141426A (zh) * | 2019-08-10 | 2020-05-12 | 东北师范大学 | 一种制备全纸基全有机可折叠的聚吡咯压力传感器的方法 |
| CN112117135A (zh) * | 2020-08-17 | 2020-12-22 | 肇庆学院 | 一种石墨箔电极的制备方法及其储能应用 |
| CN113707891A (zh) * | 2021-08-24 | 2021-11-26 | 辽宁大学 | 一种自支撑电极基底材料及基于其的双室酶生物燃料电池 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105140045A (zh) * | 2015-08-20 | 2015-12-09 | 西安岳达植物科技有限公司 | 一种基于石墨烯聚吡咯的赝电容超级电容器的电极材料 |
| CN105845456A (zh) * | 2016-05-31 | 2016-08-10 | 常州大学 | 一种三明治结构复合氧化石墨烯纸电极材料的制备方法 |
| CN106340397A (zh) * | 2016-10-28 | 2017-01-18 | 齐鲁工业大学 | 一种聚吡咯膜基柔性电极及其制备方法和用途 |
| US9640334B2 (en) * | 2010-01-25 | 2017-05-02 | Nanotek Instruments, Inc. | Flexible asymmetric electrochemical cells using nano graphene platelet as an electrode material |
-
2017
- 2017-12-05 CN CN201711268951.7A patent/CN108063060B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9640334B2 (en) * | 2010-01-25 | 2017-05-02 | Nanotek Instruments, Inc. | Flexible asymmetric electrochemical cells using nano graphene platelet as an electrode material |
| CN105140045A (zh) * | 2015-08-20 | 2015-12-09 | 西安岳达植物科技有限公司 | 一种基于石墨烯聚吡咯的赝电容超级电容器的电极材料 |
| CN105845456A (zh) * | 2016-05-31 | 2016-08-10 | 常州大学 | 一种三明治结构复合氧化石墨烯纸电极材料的制备方法 |
| CN106340397A (zh) * | 2016-10-28 | 2017-01-18 | 齐鲁工业大学 | 一种聚吡咯膜基柔性电极及其制备方法和用途 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| BIN YAO ETC: "Paper-basedsolid-statesupercapacitors with pencil-drawinggraphite/polyaniline networkshybridelectrodes", 《NANO ENERGY》 * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109637841A (zh) * | 2018-11-22 | 2019-04-16 | 武汉纺织大学 | 一种碳纤维束电极材料的制备方法 |
| CN109637842A (zh) * | 2018-11-22 | 2019-04-16 | 武汉纺织大学 | 一种碳纤维毡电极材料的制备方法 |
| CN111141426A (zh) * | 2019-08-10 | 2020-05-12 | 东北师范大学 | 一种制备全纸基全有机可折叠的聚吡咯压力传感器的方法 |
| CN112117135A (zh) * | 2020-08-17 | 2020-12-22 | 肇庆学院 | 一种石墨箔电极的制备方法及其储能应用 |
| CN113707891A (zh) * | 2021-08-24 | 2021-11-26 | 辽宁大学 | 一种自支撑电极基底材料及基于其的双室酶生物燃料电池 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108063060B (zh) | 2019-04-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108063060A (zh) | 一种纸基超级电容器电极材料的制备方法 | |
| Li et al. | High performance solid-state flexible supercapacitor based on Fe 3 O 4/carbon nanotube/polyaniline ternary films | |
| Peng et al. | Polypyrrole/nickel sulfide/bacterial cellulose nanofibrous composite membranes for flexible supercapacitor electrodes | |
| Xue et al. | Structure‐based enhanced capacitance: in situ growth of highly ordered polyaniline nanorods on reduced graphene oxide patterns | |
| Qiu et al. | Hierarchically structured carbon nanotube–polyaniline nanobrushes for corrosion protection over a wide pH range | |
| Atta et al. | Structural and physical properties of polyaniline/silver oxide/silver nanocomposite electrode for supercapacitor applications | |
| Shao et al. | Fabrication of polyaniline/graphene/polyester textile electrode materials for flexible supercapacitors with high capacitance and cycling stability | |
| Patil et al. | Chemical synthesis of highly stable PVA/PANI films for supercapacitor application | |
| Cho et al. | Enhanced electrochemical performance of highly porous supercapacitor electrodes based on solution processed polyaniline thin films | |
| Liu et al. | Potentiostatically synthesized flexible polypyrrole/multi-wall carbon nanotube/cotton fabric electrodes for supercapacitors | |
| Shi et al. | Highly concentrated, ultrathin nickel hydroxide nanosheet ink for wearable energy storage devices | |
| Lim et al. | Preparation and characterization of polypyrrole/graphene nanocomposite films and their electrochemical performance | |
| CN105175761B (zh) | 一种细菌纤维素/聚苯胺/石墨烯膜材料的制备方法及其应用 | |
| Aghazadeh et al. | A facile route to preparation of Co 3 O 4 nanoplates and investigation of their charge storage ability as electrode material for supercapacitors | |
| CN103113786A (zh) | 一种石墨烯导电油墨及其制备方法 | |
| Altay et al. | Lignin-derived carbon-coated functional paper for printed electronics | |
| Dorraji et al. | Chitosan/polyaniline/MWCNT nanocomposite fibers as an electrode material for electrical double layer capacitors | |
| Wang et al. | Enhanced electrochemical performance of polyaniline-based electrode for supercapacitors in mixed aqueous electrolyte | |
| Zhang et al. | Highly boosting the supercapacitor performance by polydopamine-induced surface modification of carbon materials and use of hydroquinone as an electrolyte additive | |
| Karthika et al. | Flexible polyester cellulose paper supercapacitor with a gel electrolyte | |
| Olad et al. | Preparation and electrochemical investigation of the polyaniline/activated carbon nanocomposite for supercapacitor applications | |
| Hosseini et al. | Polyaniline grafted chitosan/GO‐CNT/Fe3O4 nanocomposite as a superior electrode material for supercapacitor application | |
| He et al. | Three-dimensional polypyrrole/MnO2 composite networks deposited on graphite felt as free-standing electrode for supercapacitors | |
| Fernández et al. | Study on the specific capacitance of an activated carbon cloth modified with reduced graphene oxide and polyaniline by cyclic voltammetry | |
| Hosseini et al. | Fabrication of novel solid-state supercapacitor using a Nafion polymer membrane with graphene oxide/multiwalled carbon nanotube/polyaniline |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |