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技术

本发明专利技术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。本发明专利技术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。

A graphene flexible supercapacitor with self-healing function and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
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
本专利技术涉及超级电容器
，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。
技术介绍
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。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的问题，本专利技术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
技术介绍
中提到的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：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；S3：在S1制成的所述表面沉积石墨烯的金属衬底的石墨烯薄膜层一测滴涂或旋涂自愈合高分子溶液，然后烘烤，挥发掉有机溶剂，获得金属衬底-石墨烯-自愈合高分子层的三层结构薄膜；S4：将S3获得的三层结构薄膜浸泡在腐蚀液中，温度60-80度，去除金属衬底后水洗并在温度70-90℃中烘干0.5-1h，获得具有自愈合功能的石墨烯柔性超级电容器。优选的，所述步骤S1中的金属衬底是铜或铝，厚度为10um以上。优选的，所述步骤S2中的有机溶剂是N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、四氢呋喃或N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种组合。优选的，所述步骤S2中的反应温度为50-90℃，搅拌时间为15-120min。优选的，所述步骤S3中的石墨烯薄膜层是单层或多层堆叠结构。优选的，所述步骤S3中的烘烤温度为50-90℃，烘烤时间为1-2h。本专利技术的有益效果是：本专利技术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
，本专利技术提供的制备方法简单、成本低、方便连续大面积制备柔性超级电容器。附图说明图1为本专利技术超级电容器的剖视结构示意图；图2为本专利技术超级电容器制备方法框图；图中，1-石墨烯层，2-自愈合层。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1，本专利技术提供了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(1)和自愈合层(2)，其特征在于所述聚石墨烯层(1)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(2)由聚己内酯和聚氨酯混合制成。进一步的，所述的石墨烯层(1)是由化学气相沉积法而制成。进一步的，所述的石墨烯层(1)厚度为1-1000nm。请参阅图2，本专利技术提供了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；S3：在S1制成的所述表面沉积石墨烯的金属衬底的石墨烯薄膜层一测滴涂或旋涂自愈合高分子溶液，然后烘烤，挥发掉有机溶剂，获得金属衬底-石墨烯-自愈合高分子层的三层结构薄膜；S4：将S3获得的三层结构薄膜浸泡在腐蚀液中，温度60-80度，去除金属衬底后水洗并在温度70-90℃中烘干0.5-1h，获得具有自愈合功能的石墨烯柔性超级电容器。进一步的，所述步骤S1中的金属衬底是铜或铝，厚度为10um以上。进一步的，所述步骤S2中的有机溶剂是N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、四氢呋喃或N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种组合。进一步的，所述步骤S2中的反应温度为50-90℃，搅拌时间为15-120min。进一步的，所述步骤S3中的石墨烯薄膜层是单层或多层堆叠结构。进一步的，所述步骤S3中的烘烤温度为50-90℃，烘烤时间为1-2h。尽管参照前述实施例对本专利技术进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一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(1)和自愈合层(2)，其特征在于所述聚石墨烯层(1)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(2)由聚己内酯和聚氨酯混合制成。/n

【技术特征摘要】
1.一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(1)和自愈合层(2)，其特征在于所述聚石墨烯层(1)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(2)由聚己内酯和聚氨酯混合制成。


2.根据权利要求1所述的具有自愈合功能的石墨烯柔性超级电容器，其特征在于：所述的石墨烯层(1)是由化学气相沉积法而制成。


3.根据权利要求1所述的，其特征在于：所述的石墨烯层(1)厚度为1-1000nm。


4.一种具有自愈合功能的石墨烯柔性超级电容器的制备方法，其特征在于，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；
S3：在S1制成的所述表面沉积石墨烯的金属衬底的石墨烯薄膜层一测滴涂或旋涂自愈合高分子溶液，然后烘烤，挥发掉有机溶剂，获得金属衬底-石墨烯-自愈合高分子层的三层结构薄膜；
S4：将S3获得的三层结构薄膜浸泡在腐蚀液中，温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：王可，叶碧锋，王悦辉，
申请(专利权)人：电子科技大学中山学院，
类型：发明
国别省市：广东;44