[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

权利要求书

1.一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。

2.如权利要求1所述的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：所述步骤1和步骤5中的溶剂可以由去离子水、N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲亚砜、环丁砜中的任意一种或多种按任意配比混合组成。

3.如权利要求1所述的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：所述步骤2和步骤6的凝固液为水系凝固剂或有机系凝固剂；所述水系凝固剂的溶剂由乙醇与水按体积比1-9:3组成，溶质为氯化钙或醋酸锰，溶质与溶剂的的质量比为1-10:100；所述有机系凝固剂由饱和NaOH的甲醇溶液、饱和NaOH的乙醇溶液、饱和KOH的甲醇溶液、饱和KOH的乙醇溶液、乙醚、乙酸乙酯、丙酮、石油醚的一种或多种按任意配比混合组成。

4.如权利要求1所述的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：所述步骤2和步骤6中，用洗涤剂进行洗涤，所述洗涤剂由乙醇、甲醇、丙酮、水的一种或多种按任意配比混合组成。

5.如权利要求1所述的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：所述步骤3和步骤7中的还原剂选自碘化氢水溶液、抗坏血酸钠水溶液、水合肼蒸汽；所述碘化氢水溶液和抗坏血酸钠水溶液的体积百分含量为5%-50%；还原反应温度为85-95℃；所述高温热处理为惰性氮气或氩气气氛下800-1000℃还原8-12小时。

6.如权利要求1所述的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：所述步骤8中，所述的石墨烯纤维、石墨烯/碳纳米管复合纤维直径在5-200微米。

7.如权利要求1所述的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：所述步骤4得到的二氧化锰修饰的石墨烯纤维中，二氧化锰层厚度在0.1-1微米。

8.如权利要求1所述的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：所述步骤8中，所述的导电金属丝的材料选自金、银、铜、铂、镍等。

9.如权利要求1所述的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：所述步骤8中，所述的封装在小池子内的电解质溶液选自：1mol/L硫酸钠水溶液、1-6mol/L氢氧化钾水溶液、1mol/L四乙基四氟硼酸铵的乙腈溶液、1mol/L四乙基四氟硼酸铵的碳酸丙烯酯溶液。

10.如权利要求1所述的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：所述步骤8中，所述的凝胶电解质由聚乙烯醇、无水氯化锂和水按质量配比1:2:10混合组成。