[发明专利]一种石墨烯复合电极的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于储能器件技术领域，具体涉及一种石墨烯复合电极的制备方法。

背景技术

自从英国曼彻斯特大学的安德烈·K·海姆(Andre K.Geim)等在2004年制备出石墨烯材料，由于其独特的结构和光电性质受到了人们广泛的重视。石墨烯被喻为材料科学与凝聚态物理领域正在升起的“新星”，它所具有的许多新颖而独特的性质与潜在的应用吸引了诸多科技工作者。单层石墨烯具有大的比表面积，优良的导电、导热性能和低的热膨胀系数，如：1.高强度，杨氏摩尔量，(1,100GPa)，断裂强度：(125GPa)；2.高热导率，(5,000W/mK)；3.高导电性、载流子传输率，(200,000cm2/V*s)；4.高的比表面积，(理论计算值：2,630m2/g)。尤其是其高导电性质，大的比表面性质和其单分子层二维的纳米尺度的结构性质，可在超级电容器和锂离子电池中用作电极材料。然而,由于碳材料的存储机理所限，基于石墨烯材料的超级电容器的电容性能并不令人满意。

导电聚合物聚噻吩(PTh)，有良好的光电性能，与其它共轭高分子如聚苯胺(PANI)、聚吡咯(PPY)等相比有更好的化学稳定性。尤其是其衍生物聚(3,4-乙撑二氧噻吩)(PEDOT)具有易制备、电化学活性高，良好的导电性和环境稳定性，掺杂后相对高比容量等优点，在超级电容器和锂离子电极材料方面有较大的应用。但是它也和其他导电聚合物一样，不可避免地存在骨架结构易破坏，容量衰减非常明显的情况。

通常超级电容器都正负电极片，传统制备电极片的工艺较为复杂，而且加入一定的粘结剂，增大了电极的等效串联电阻，理论上超级电容器的最大功率密度用P_max=V²/4R表示，其中V是超级电容器的电压，R是超级电容器的等效串联电阻，降低了超级电容器的功率密度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术之缺陷，提供一种石墨烯复合电极的制备方法。

本发明提供一种石墨烯复合电极的制备方法，其包括如下步骤：

分别提供聚(3,4-乙撑二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐水溶液、含石墨烯和阳离子表面活性剂的水溶液分散体；

将集流体浸入到聚乙烯亚胺水溶液中，获得表面电荷化处理的集流体；

将所述表面电荷化处理的集流体浸入到所述聚(3,4-乙撑二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐水溶液中，再浸入到所述含石墨烯和阳离子表面活性剂的水溶液分散体中，然后依次重复浸入到所述聚(3,4-乙撑二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐水溶液以及所述含石墨烯和阳离子表面活性剂的水溶液分散体的步骤，获得石墨烯聚合物修饰电极；

将所述石墨烯聚合物在100～180℃下真空干燥，获得所述石墨烯复合电极。

本发明的石墨烯复合电极的制备方法，不同于常规电极片的制备方法，不采用粘结剂，因此能够有效的降低集流体与活性材料层之间的接触内阻，进而降低超级电容器的等效串联电阻，能够提高功率密度；此外，其制备工艺简单、操作简易可行，而且生产成本低，易于实现批量生产；进一步，本发明将石墨烯与聚噻吩的衍生物复合，在实现高的比容情况下，有效增加复合材料的循环稳定性能。

附图说明

图1为本发明石墨烯复合电极的制备工艺流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种石墨烯复合电极的制备方法，如图1所示，其包括如下步骤：

S01：分别提供聚(3,4-乙撑二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐水溶液、含石墨烯和阳离子表面活性剂的水溶液分散体；

S02：将集流体浸入到聚乙烯亚胺水溶液中，获得表面电荷化处理的集流体；

S03：将所述表面电荷化处理的集流体浸入到所述聚(3,4-乙撑二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐水溶液中，再浸入到所述含石墨烯和阳离子表面活性剂的水溶液分散体中，然后依次重复浸入到所述聚(3,4-乙撑二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐水溶液以及所述含石墨烯和阳离子表面活性剂的水溶液分散体的步骤，获得石墨烯聚合物修饰电极；

S04：将所述石墨烯聚合物修饰电极在100～180℃下真空干燥，获得所述石墨烯复合电极。