[发明专利]一种自支撑柔性复合电极薄膜及其制备方法和用途

权利要求书

1.一种柔性自支撑复合电极薄膜，其特征在于：所述柔性自支撑复合电极薄膜是由氮化钒多孔纳米线和纳米石墨片两种材料构成，这两种材料在微观上相互交织形成互穿网络，该柔性自支撑复合电极薄膜的厚度为5～300μm，氮化钒多孔纳米线占柔性自支撑复合电极薄膜总质量的5～95％。

2.根据权利要求1所述的柔性自支撑复合电极薄膜，其特征在于：所述氮化钒多孔纳米线占柔性自支撑复合电极薄膜总质量的50～70％。

3.根据权利要求1所述的柔性自支撑复合电极薄膜，其特征在于：所述氮化钒多孔纳米线的直径为10～1000nm，孔径为5～100nm。

4.根据权利要求3所述的柔性自支撑复合电极薄膜，其特征在于：所述氮化钒多孔纳米线的直径为10～100nm，孔径为10～50nm。

5.根据权利要求1所述的柔性自支撑复合电极薄膜，其特征在于：所述纳米石墨片的厚度为0.5nm～10nm。

6.根据权利要求5所述的柔性自支撑复合电极薄膜，其特征在于：所述纳米石墨片的厚度为1nm～2nm。

7.根据权利要求1所述的柔性自支撑复合电极薄膜，其特征在于：柔性自支撑复合电极薄厚度为20～100μm。

8.一种制备权利要求1所述柔性自支撑复合电极薄膜的方法，其特征在于：该方法的步骤如下：

步骤一、制备氮化钒多孔纳米线

首先采用水热法制备五氧化二钒纳米线，将作为前驱体的偏钒酸铵和表面活性剂P123放入反应釜中，在80～160℃下反应12～24小时，获得五氧化二钒纳米线；

然后，将五氧化二钒纳米线放入管式炉中，在氨气的气氛下，400～800℃高温处理五氧化二钒纳米线30min～5h，获得氮化钒多孔纳米线；

步骤二、制备纳米石墨片的分散溶液

采用Hummers方法氧化天然石墨制备成氧化石墨，之后超声剥离氧化石墨形成纳米厚度的氧化石墨片，然后将该氧化石墨片放入含有水合肼的烧瓶中，加热还原反应30min～10h，冷却后将还原反应产物在10000r/min的条件下离心除去少量团聚的石墨微细颗粒，得到黑色的纳米石墨片分散溶液，该纳米石墨片分散溶液中纳米石墨片的含量为0.1～5mg/mL；

步骤三、制备氮化钒多孔纳米线和纳米石墨片的混合溶液

将氮化钒多孔纳米线和表面活性剂十二烷基苯磺酸钠加入到步骤二制备的纳米石墨片分散溶液中，超声混合制备成混合分散溶液

步骤四、制备柔性自支撑电极薄膜

取步骤三制备的混合分散溶液放置于溶剂过滤器中进行真空抽滤，得到柔性自支撑复合电极薄膜，并用水和乙醇反复冲洗柔性自支撑复合电极薄膜，去除表面活性剂。

9.一种如权利要求1所述柔性自支撑复合电极薄膜的应用，其特征在于：在两片自支撑电极薄膜中间放入固态电解质薄膜构成三明治夹心结构，在两片自支撑电极薄膜上分别连接一段金属箔作为正负极的连接线，然后在三明治夹心结构的外层采用聚合物薄膜作为封装材料，最后采用环氧树脂或硅橡胶进行固化封装获得固态柔性超级电容器，所述固态电解质为聚合物凝胶电解质，两片自支撑电极薄膜的面积为0.1～25cm²。

10.根据权利要求9所述的柔性自支撑复合电极薄膜的应用，其特征在于：所述固态电解质为磷酸-聚乙烯醇或硫酸-聚乙烯醇体系。

11.根据权利要求9所述的柔性自支撑复合电极薄膜的应用，其特征在于：所述自支撑电极薄膜的面积为1～5cm²。