[发明专利]一种柔性石墨烯纤维基非对称超级电容器的制备方法

摘要

本发明公开了一种柔性石墨烯纤维基非对称超级电容器的制备方法，首先通过湿法纺丝、还原以及与高锰酸钾溶液反应得到二氧化锰修饰的石墨烯纤维；再通过湿法纺丝和还原得到石墨烯/碳纳米管复合纤维；最后将两根长度与直径相等的二氧化锰修饰的石墨烯纤维与石墨烯/碳纳米管复合纤维两端分别固定在基底和导电集流体上，表面包覆凝胶电解质后得到一种柔性石墨烯纤维基非对称超级电容器。本发明操作简便、成本低，适于规模化生产，在保证超级电容器高比电容的同时，可扩大超级电容器的工作电压窗口，从而大幅提高超级电容器的能量密度，加之以石墨烯为基础的纤维具有良好的柔性，可用于高能量柔性储能材料、器件领域。

主权项

一种柔性石墨烯纤维基非对称超级电容器的制备方法，其特征在于，步骤如下：1）将氧化石墨烯原料溶于溶剂，得到质量百分含量在0.1%‑3%的氧化石墨烯纺丝浆液；2）将步骤1得到的氧化石墨烯纺丝浆液以10‑2000μL/min的挤出速度通过直径为10‑5000μm的纺丝喷头，在5‑35℃的凝固液中停留1‑3600s，洗涤，真空干燥，得到氧化石墨烯纤维；3）将步骤2得到的氧化石墨烯纤维置于还原剂中或高温热处理，得到石墨烯纤维；4）将步骤3得到的石墨烯纤维浸泡在浓度为0.1‑1g/L,温度在5‑70℃的高锰酸钾水溶液中，反应10min‑24h，取出洗涤，真空干燥，得到二氧化锰修饰的石墨烯纤维；5）将氧化石墨烯和羧化多壁碳纳米管溶于溶剂并搅拌1h以上，得到氧化石墨烯/碳纳米管复合纺丝浆液；氧化石墨烯和羧化多壁碳纳米管的质量配比为1‑297:3，氧化石墨烯与溶剂的质量配比为0.1‑3:100；6）将步骤5得到的氧化石墨烯/碳纳米管复合纺丝浆液以10‑2000μL/min的挤出速度通过直径为10‑5000μm的纺丝喷头，在5‑35℃的凝固液中停留1‑3600s，洗涤，真空干燥，得到氧化石墨烯/碳纳米管复合纤维；7）将步骤6得到的氧化石墨烯/碳纳米管复合纤维置于还原剂中或高温热处理，得到石墨烯/碳纳米管复合纤维；8）将长度与直径相等的步骤4得到的二氧化锰修饰的石墨烯纤维与步骤7得到的石墨烯/碳纳米管复合纤维分别固定在两根导电金属丝上，然后将两根导电金属丝密封在装有电解液的柔性小池子内；或者，将长度与直径相等的步骤4得到的二氧化锰修饰的石墨烯纤维与步骤7得到的石墨烯/碳纳米管复合纤维分别用凝胶电解质包覆、扭绞、再包覆并干燥；从而得到以二氧化锰修饰的石墨烯纤维为正极，以石墨烯/碳纳米管复合纤维为负极的柔性非对称超级电容器。