[发明专利]一种基于石墨烯复合膜的柔性可拉伸超级电容器及其制备

权利要求书

1.一种基于石墨烯复合膜的柔性可拉伸超级电容器，其特征在于，所述的电容器包括两侧的电极板以及位于两块电极板中间的电解质层，所述的电极板包括聚二甲基硅氧烷基底板以及覆盖在聚二甲基硅氧烷基底板一侧的石墨烯/二硫化钼复合膜，所述电解质层为聚乙烯醇/磷酸水凝胶体系。

2.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯复合膜的柔性可拉伸超级电容器，其特征在于，所述的石墨烯/二硫化钼复合膜中二硫化钼的质量百分比为0～80％。

3.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯复合膜的柔性可拉伸超级电容器，其特征在于，所述的电解质层的厚度为5～10μm，所述聚乙烯醇/磷酸水凝胶体系中聚乙烯醇和磷酸的质量相同。

4.一种如权利要求1～3任一所述基于石墨烯复合膜的柔性可拉伸超级电容器的制备，其特征在于，包括以下几个步骤：

(1)通过化学气相沉积法在泡沫镍基底表面生长石墨烯，然后将泡沫镍基底刻蚀掉，得到石墨烯泡沫；

(2)在步骤(1)所得石墨烯泡沫表面通过水热法合成二硫化钼，得到石墨烯/二硫化钼复合材料；

(3)将石墨烯/二硫化钼复合材料转移并按压到聚二甲基硅氧烷基底板一侧表面，得到电极板，并在电极板上带有石墨烯/二硫化钼复合膜的一侧涂覆聚乙烯醇/磷酸水凝胶，得到涂覆聚乙烯醇/磷酸水凝胶的电极板；

(4)将两块涂覆聚乙烯醇/磷酸水凝胶的电极板压接，得到所述基于石墨烯复合膜的柔性可拉伸超级电容器。

5.根据权利要求4所述的一种基于石墨烯复合膜的柔性可拉伸超级电容器的制备，其特征在于，所述的化学气相沉积法以甲烷为碳源，以氩气和氢气的混合气体为载气；其中，氩气和氢气的体积比为10：(2～3)，氩气和甲烷的体积比为40：(1～3)，反应温度为900～1000℃，所得石墨烯泡沫的厚度为1～1.6mm。

6.根据权利要求4所述的一种基于石墨烯复合膜的柔性可拉伸超级电容器的制备，其特征在于，刻蚀所述的泡沫镍基底的物质为氯化铁和盐酸的混合溶液，其中，氯化铁和盐酸混合溶液中氯化铁和HCl的摩尔浓度比为1：(1～3)。

7.根据权利要求4所述的一种基于石墨烯复合膜的柔性可拉伸超级电容器的制备，其特征在于，所述水热法包括以下步骤：将钼酸钠和硫脲以摩尔比1：(2～4)混合并溶解于去离子水中，调节pH值小于1，得到前驱体溶液，然后将石墨烯泡沫放入所述前驱体溶液中，在180～220℃条件下反应20～25h，产物经去离子水和无水乙醇交替洗涤3～6次，干燥，即得石墨烯/二硫化钼复合材料。

8.根据权利要求7所述的一种基于石墨烯复合膜的柔性可拉伸超级电容器的制备，其特征在于，所述前驱体溶液的浓度为0.002～0.065mol/L。

9.根据权利要求4所述的一种基于石墨烯复合膜的柔性可拉伸超级电容器的制备，其特征在于，所述聚二甲基硅氧烷基底板通过以下步骤制得：将聚二甲基硅氧烷的基本成分与固化剂按质量比(9～11)：1进行混合，搅拌3～10min，低压抽真空10～30min，倒入模具中，在70～80℃下固化40～60min，即得聚二甲基硅氧烷基底板，所述固化剂为道康宁DC184。

10.根据权利要求4所述的一种基于石墨烯复合膜的柔性可拉伸超级电容器的制备，其特征在于，所述聚乙烯醇/磷酸水凝胶通过以下方法制得：将聚乙烯醇溶解于去离子水中，其中聚乙烯醇的质量与水的体积比为1：(9～11)，在85～95℃的温度下搅拌15～25h，然后添加与聚乙烯醇等质量的磷酸，均匀搅拌至澄清即得聚乙烯醇/磷酸水凝胶。