[发明专利]一种复合电极及其制作方法及应用

说明书

本发明公开了一种复合电极及其制作方法及应用，包括基体、纳米纤维骨架和石墨烯复合体，其中，所述纳米纤维骨架形成在所述基体上，所述石墨烯复合体形成在所述纳米纤维骨架上，基体、纳米纤维骨架和石墨烯复合体之间牢固结合，提高了复合电极的稳定性。

技术领域

本发明涉及电极技术领域，尤其涉及一种复合电极及其制作方法及应用。

背景技术

石墨烯由碳六元环组成，具有二维周期蜂窝状点阵结构，这种独特的二维结构，使其具有极高的强度、良好的导电性和极好的透光性等各种优异的物理化学特性。

石墨烯作为一种高导电材料现被广泛运用于电极，目前的石墨烯电极通常将石墨烯作为导电材料直接复合在基体表面。石墨烯电极通常仅仅只是堆积于基体表面，稳定性不高。

发明内容

本发明提供一种复合电极及其制作方法及应用，提高了复合电极的稳定性。

本发明一方面提供一种复合电极，包括基体、纳米纤维骨架和石墨烯复合体，其中，所述纳米纤维骨架形成在所述基体上，所述石墨烯复合体形成在所述纳米纤维骨架上。

在一种可实施方式中，所述基体为由柔性物质制成的柔性基体；所述柔性物质包括PET、PEN和PI中的一种或多种。

在一种可实施方式中，所述纳米纤维骨架包括纳米纤维，所述纳米纤维的平均直径为150～250nm，所述纳米纤维骨架的有效孔径为0.5～0.8μm。

在一种可实施方式中，所述纳米纤维骨架的原料包括含苯环聚合物、含硅化合物和有机溶剂；所述含苯环聚合物包括PS、PET和PU中的一种或多种；所述含硅化合物包括二氧化硅；所述有机溶剂包括DMF和NMP中的一种或两种。

在一种可实施方式中，所述石墨烯复合体的原料包括还原氧化石墨烯、酶类材料、二茂铁、分散剂和溶剂；所述分散剂包括羧甲基纤维素和乙基纤维素中的一种或两种；所述溶剂包括水和乙醇的一种或两种。

在一种可实施方式中，所述复合电极厚度为1～10μm，电导率为500～1000S/cm。

本发明另一方面提供一种复合电极的制作方法，包括：在基体上形成纳米纤维骨架；在所述纳米纤维骨架上形成石墨烯复合体。

在一种可实施方式中，所述在基体上形成纳米纤维骨架，包括：配制聚合物溶液；将所述聚合物溶液通过静电纺丝形成在所述基体表面。

在一种可实施方式中，所述配制聚合物溶液，包括：将含苯环聚合物和含硅化合物分散于有机溶剂中，形成聚合物溶液；在所述聚合物溶液中，所述含苯环聚合物的质量分数为5％～10％，所述含硅化合物的质量分数为1％～5％。

在一种可实施方式中，所述将所述聚合物溶液通过静电纺丝形成在所述基体表面，包括：设置静电纺丝电压为20kV～50kV，喷头流速为10～100μL/min，喷头与基体的间距为5～10cm，将所述聚合物溶液通过所述静电纺丝形成纳米纤维并纳米纤维喷涂在所述基体表面，形成纳米纤维骨架，所述纳米纤维骨架厚度为30～50μm。

在一种可实施方式中，所述在所述纳米纤维骨架上形成石墨烯复合体，包括：配制石墨烯复合分散液；将所述石墨烯复合分散液复合在所述纳米纤维骨架上，形成石墨烯复合体。

在一种可实施方式中，所述配制石墨烯复合分散液，包括：将还原氧化石墨烯、酶类材料、二茂铁、分散剂加入溶剂中，通过分散处理得到预分散石墨烯复合分散液；将所述预分散石墨烯复合分散液通过离心处理，取上清液得到石墨烯复合分散液；所述分散处理包括搅拌、涡旋混合、超声和球磨中一种或几种；在所述石墨烯复合分散液中，所述还原氧化石墨烯的固含量为1％～3％，所有分散质的固含量为1％～5％。