[发明专利]一种石墨烯/氧化石墨烯复合集流体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料制备领域，尤其涉及一种石墨烯/氧化石墨烯复合集流体的制备方法。

背景技术

超级电容器是一种新型能量存储装置，具有高功率密度（为普通电池的10倍以上）、高循环寿命（循环次数可达10万次以上）、快速充放电性能好等优点，被广泛应用于军事领域、移动通讯装置、计算机、以及电动汽车的混合电源等。通常超级电容器的主要由电极活性物质层、电解质、隔薄膜、集流体、外壳等组装而成。现有的超级电容器的能量密度一般比较低，超级电容器的能量密度的影响因素主要有电极材料的电容，体系的电压，电极材料占电极活性物质层、集流体、外壳材料组成的总重量的比重，因此，增加电极材料的储能性能和降低器件各个组成材料的重量可以有效提高器件的性能。其中，降低集流体的质量是一个有效的提高能量密度的方法。

集流体是一种汇集电流的结构或零件，主要功能是将电池活性物质产生的电流汇集起来，提供电子通道，加快电荷转移，提高充放电库伦效率。作为集流体需要满足电导率高、机械性能好、质量轻、内阻小等特点。

目前，大多数的文献中或行业中，一般集流体正极采用铝箔、负极采用铜箔，由于金属集流体的密度较大，质量较重，一般集流体的重量占整个电池的20%~25%，则电极材料占整个电池的比重大大减少，最终导致超级电容器的能量密度较低。

发明内容

基于上述问题，本发明所要解决的问题在于提供一种石墨烯/氧化石墨烯复合集流体的制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种石墨烯/氧化石墨烯复合集流体的制备方法，包括如下步骤：

将浓度为0.25~1mg/ml的氧化石墨烯悬浮液通过微孔滤膜真空过滤，随后在过滤得到的前驱滤饼上加入高分子溶液，得到混合溶液，接着继续过滤混合溶液，直到过滤完全，得到的第一滤饼，将第一滤饼连同微孔滤膜置于烘箱中于40℃烘干，然后将所述第一滤饼从所述微孔滤膜揭下，得到氧化石墨烯薄膜；

将石墨烯加入到溶剂中，超声分散后形成浓度为1~5mg/ml的石墨烯悬浮液；

将所述石墨烯悬浮液直接喷涂在所述氧化石墨烯薄膜表面，经室温干燥后，再浸泡在乙醇溶液中，除去杂质，然后在40~60℃的真空干燥箱中干燥，得到所述石墨烯/氧化石墨烯薄膜集流体。

所述石墨烯/氧化石墨烯复合集流体的制备方法，其中，所述高分子溶液的浓度为1%~10%；所述高分子溶液为PVA（聚乙烯醇）、PVP（聚乙烯吡咯烷酮）或PEO（聚氧化乙烯）溶液，PVA、PVP或PEO占整个混合溶液总质量的0.1%~10%。

所述石墨烯/氧化石墨烯复合集流体的制备方法，其中，所述高分子溶液和氧化石墨烯悬浮液中的溶剂为去离子水、乙醇、甲醇或异丙醇。

所述石墨烯/氧化石墨烯复合集流体的制备方法，其中，所述氧化石墨烯薄膜的厚度为3~10μm。

所述石墨烯/氧化石墨烯复合集流体的制备方法，其中，配置石墨烯悬浮液的溶剂为NMP（N-甲基吡咯烷酮）、DMF（N,N-二甲基甲酰胺）或DMAc（N,N-二甲基乙酰胺）。

所述石墨烯/氧化石墨烯复合集流体的制备方法，其中，所述石墨烯悬浮液喷涂到所述氧化石墨烯薄膜表面的室温干燥时间为0.2~5h。

本发明提供的石墨烯/氧化石墨烯复合集流体的制备方法，通过以氧化石墨烯悬浮液较容易制备完整性和均匀性的氧化石墨烯作为基底物质，并加入高分子，是其与氧化石墨烯相互作用，可得到较强的机械性能的氧化石墨烯纸，然后通过喷涂石墨烯，可增强其导电性能，可使得制备出的石墨烯/氧化石墨烯复合集流体的机械性能和电导率均较高，保证了其作为集流体使用时具有较高的寿命，该石墨烯/氧化石墨烯复合集流体，与传统的铜箔、铝箔相比，可大大降低集流体的重量，进而提高超级电容器的能量密度。

具体实施方式

下面对本发明的较佳实施例作进一步详细说明。

实施例1

（1）氧化石墨烯薄膜的制备：

将配置好的浓度为0.25mg/ml的氧化石墨烯悬浮液通过微孔滤膜真空过滤，当看到没有明显的滤液在前驱滤饼上时，在过微孔滤膜上加入PVA（聚乙烯醇）水溶液（加入PVA时，氧化石墨烯纸还是湿的），继续过滤前驱滤饼，直到过滤完全，得到第一滤饼，将第一滤饼连同微孔滤膜置于烘箱中于40℃烘干，然后将第一滤饼从从所述微孔滤膜揭下，得到氧化石墨烯薄膜，厚度控制在10μm；其中PVA的浓度为1％，PVA占整个的质量比为0.1%；氧化石墨烯悬浮液的溶剂是去离子水。