一种柔性超级电容器的构建方法

本发明提供了一种柔性超级电容器的构建方法，按氧化石墨与去离子水的质量比为0.5‑2:1000向去离子水中加入氧化石墨，在磁力搅拌或人工摇晃0.5‑1h，得A品；A品于60‑80℃温度下，静置0.5‑1h，直至氧化石墨烯水溶胶表面形成完整的氧化石墨烯薄膜，得B品；用柔性薄膜作为基体，将B品沉积在基体上，晾干，得C品；将C品中浸泡在质量分数为55‑58％的碘化氢溶液中,在15‑80℃下还原3‑48h，清洗，得D品；将D品放入0.5‑5mM的高锰酸钾中浸泡5‑48h，清洗，得E品，即得沉积在柔性基体上的石墨烯/锰氧化物复合薄膜。本发明方法构建的电容器电化学性能好，还可以构建传统的三明治型柔性超级电容器，同时也有利于器件的小型化和轻薄化。

1.一种柔性超级电容器的构建方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）按氧化石墨与去离子水的质量比为0.5-2:1000向去离子水中加入氧化石墨，搅拌，直至溶液为稳定均相的氧化石墨烯水溶胶溶液，得A品；（2）A品于60-80℃温度下，静置0.5-1h，直至氧化石墨烯水溶胶表面形成完整的氧化石墨烯薄膜，得B品；（3）采用柔性薄膜作为基体，即柔性基体，将B品沉积在该柔性基体上，晾干，得C品；（4）将C品中浸泡在质量分数为55-58%的碘化氢溶液中，在15-80℃下还原3-48h，再用乙醇和蒸馏水清洗，得D品；（5）将D品放入0.5-5mM的高锰酸钾中浸泡5-48h，随后用乙醇和蒸馏水清洗，得E品，即得沉积在柔性基体上的石墨烯/锰氧化物复合薄膜；（6）将沉积在柔性基体上的石墨烯/锰氧化物复合薄膜直接作为电极材料，并在上面划痕，将电解质涂于划痕之间，即得到基于石墨烯基薄膜的平面型柔性超级电容器；步骤（1）中所述的氧化石墨按下述步骤进行制备：a.将过硫酸钾和五氧化二磷按质量比为1:1混合后，在75-85℃下，按过硫酸钾：浓H₂SO₄为15g：80-150ml的比例加入浓H₂SO₄，搅拌20-30min，直至溶液清澈，得混合溶液；向混合溶液中加入石墨粉，在75-85℃水浴条件下搅拌4-5h，冷却至室温，继续向混合溶液中加入去离子水，真空抽滤法将混合溶液中的固体样品清洗并收集，在真空抽滤过程中使用去离子水清洗样品，直至滤液为中性，将抽滤清洗之后的固体样品进行干燥，得到预氧化的石墨粉末；b.预氧化的石墨粉末加入浓H₂SO₄中，在0-5℃的冰水浴条件下搅拌均匀，向溶液中缓慢加入高锰酸钾粉末，然后在30-40℃的水浴下搅拌3-5h后，再在0-5℃冰水浴中继续搅拌10-20min，再缓慢加入去离子水，继续搅拌2-3h，再加入质量分数为30%的过氧化氢溶液，边加边搅拌，加完后静置12h，收集固体样品，用质量分数为4-5% 的稀盐酸溶液清洗，反复离心清洗，直到清洗液的pH值变为中性为止，再真空干燥45-50h，即得氧化石墨粉末。
2.根据权利要求1所述的柔性超级电容器的构建方法，其特征在于：步骤（1）中按氧化石墨与去离子水的质量比为1:1000向去离子水中加入氧化石墨。
3.根据权利要求1所述的柔性超级电容器的构建方法，其特征在于：步骤（2）中静置时间为0.8h。
4.根据权利要求1所述的柔性超级电容器的构建方法，其特征在于：步骤（4）中还原时间为28h。
5.根据权利要求1所述的柔性超级电容器的构建方法，其特征在于：步骤（5）为将D品放入3mM的高锰酸钾中浸泡28h，经乙醇和蒸馏水清洗，得E品，即得沉积在柔性基体上的石墨烯/锰氧化物复合薄膜。
6.根据权利要求1所述的柔性超级电容器的构建方法，其特征在于：所述电解质为由硝酸钙、二氧化硅和羧甲基纤维素组成的中性凝胶、聚乙烯醇和硫酸组成的酸性凝胶或聚乙烯醇和磷酸组成的酸性凝胶。
7.根据权利要求1所述的柔性超级电容器的构建方法，其特征在于：所述柔性薄膜为聚对苯二甲酸乙二醇酯，即PET基体或聚二甲基硅氧烷，即PDMS基体。
8.根据权利要求1所述的柔性超级电容器的构建方法，其特征在于：所述浓H₂SO₄的浓度为98%。