[发明专利]一种具有自愈合功能的石墨烯柔性超级电容器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有自愈合功能的石墨烯柔性超级电容器及其制备方法，所述具有自愈合功能的石墨烯柔性超级电容器，包括石墨烯层和自愈合层，所述聚石墨烯层是一种连续的、单层或多层纯石墨烯薄膜构成，所述自愈合层由聚己内酯和聚氨酯混合制成，所述具有自愈合功能的石墨烯柔性超级电容器的制备方法，包括先在金属表面形成连续的石墨烯，再滴涂或旋涂自愈合高分子，然后腐蚀掉金属层，形成了具有连续石墨烯膜的柔性电容器。本发明获得的具有自愈合功能的石墨烯柔性超级电容器，在大幅度、反复弯折后具有自恢复功能，且电阻率稳定性高，电容性能不会发生大的突变，可广泛应用于运动量大、可穿戴的技术领域。

技术领域

本发明涉及超级电容器技术领域，具体涉及一种具有自愈合功能的石墨烯柔性超级电容器及其制备方法。

背景技术

超级电容器，又叫电化学电容器，是一种新型的理想储能器件。它同时具备传统的平行板电容器和二次电池的优点，如：高电容、高功率密度、可快速充放电、循环使用寿命长等。超级电容器从能量储能机理可分为电化学双层电容器和赝电容器，混合型电容器。

石墨烯是一种由碳原子以SP2方式排列形成的二维纳米材料，具有稳定的化学性能、优异的机械性能、良好的导热导电性能等。石墨烯成为了下一代的电子设备的优选材料，其中在柔性传感和储能设备领域中石墨烯得到了广泛应用。石墨烯的理论比表面积可达到2630m2/g，其多孔的二维纳米结构，稳定的电化学性能和良好的导电性决定了其可作为一种良好的电容电极材料。

目前，随着社会发展的需要，柔性电子技术将对人类的社会起到很大程度的影响作用。日新月异的电子产品的发展，这对柔性电子技术提出了更多的要求。柔性电子设备装置需要被赋予一些更加完备的功能，以满足需求。例如：可高度拉伸、自愈合、任意形变、防水、弯曲、折叠等。柔性电子器件的研究特别是对目前的可穿戴的电子设备的发展起到至关重要的作用，该研究领域越来越受到科研人员的青睐。

近年来自愈合的柔性电子材料已经受到广大研究人员的追捧，目前已经有不少研究人员将自愈合的功能赋予了超级电容器，制备出具有在电容器受到外界的机械损害的情况下能自修复功能，使其的电容功能恢复。有文献报道，潘钦敏教授团队研发出一种具有全方位自修复功能的超级电容器。高义华团队利用可拉伸还原的石墨烯基纤维弹簧作为可拉伸电极并以自修复的聚氨酯材料作为保护壳，制备得到同时具有可拉伸性能和自修复的超级电容器。

专利CN201810296810.4公开一种石墨烯超级电容器及制作方法，该方法利用石墨烯与高分子复合制成导电溶液，以聚四氟乙烯或玻璃片作为模板，制备了导电功能薄膜，在该膜片上滴涂或旋涂法将聚己内酯和聚氨酯混合溶液附着在导电薄膜表面，烘干后制成柔性超级电容器。但该专利中作为柔性超级电容器导电层与纯石墨烯膜相比，其导电性能还是相差较大，这也是目前柔性超级电容器普遍存在的问题。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种具有自愈合功能的石墨烯柔性超级电容器及其制备方法，解决了上述背景技术中提到的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种具有自愈合功能的石墨烯柔性超级电容器，包括石墨烯层和自愈合层，其特征在于所述聚石墨烯层是一种连续的、单层或多层纯石墨烯薄膜构成；所述自愈合层由聚己内酯和聚氨酯混合制成。

优选的，所述的石墨烯层是由化学气相沉积法而制成。

优选的，所述的石墨烯层厚度为1-1000nm。

一种具有自愈合功能的石墨烯柔性超级电容器的制备方法，包括如下步骤：

S1：在金属衬底上利用化学气相沉积法连续沉积石墨烯薄膜层，连续式隧道炉，制备温度550℃，制成表面沉积石墨烯的金属衬底；

S2：将质量比为1:1的聚己内酯和聚氨酯利用有机溶剂溶解，搅拌，制成自愈合高分子溶液；