[发明专利]芯鞘型柔性石墨烯纤维超级电容器及其电致还原制备方法

权利要求书

1.一种芯鞘型柔性石墨烯纤维超级电容器的电致还原制备方法，其特征在于包括：

提供第一氧化石墨烯纤维层；

在所述第一氧化石墨烯纤维两侧分别形成聚合物电解质层，且预留出部分第一氧化石墨烯纤维作为电极区域；

在所述聚合物电解质层外侧分别形成第二氧化石墨烯纤维层；以及，

使以预留出的部分第一氧化石墨烯纤维、第二氧化石墨烯纤维层分别作为正极和负极，并连接直流电源，在施加选定电压或电流下，进行电致还原反应，形成芯鞘型柔性石墨烯纤维超级电容器。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述电压为30～60V；和/或，所述电流为1～30mA。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于包括：采用湿法纺丝法分别形成所述的第一氧化石墨烯纤维层、聚合物电解质层和第二氧化石墨烯纤维层。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于具体包括：

将由氧化石墨烯纺丝液形成的第一液流注入凝固浴，凝固成型形成所述的第一氧化石墨烯纤维层；

在所述第一氧化石墨烯纤维层的两侧涂覆由凝胶电解质水溶液形成的第二液流，并于凝固浴中凝固成型，形成所述的聚合物电解质层；

在所述聚合物电解质层外侧涂覆由氧化石墨烯纺丝液形成的第三液流，并于凝固浴中凝固成型，形成所述的第二氧化石墨烯纤维层；

其中，所述第二液流环绕第一液流分布，第三液流环绕第二液流分布，所述凝胶电解质水溶液包含高分子聚合物。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于还包括：在将所述第一液流注入凝固浴后，浸泡10min以上，优选为10～30min；

和/或，所述制备方法还包括：在将所述第一氧化石墨烯纤维层的两侧涂覆由凝胶电解质水溶液形成的第二液流后，于凝固浴中浸泡10min以上，优选为10～30min，凝固成型；

和/或，所述制备方法还包括：在将所述聚合物电解质层外侧涂覆由氧化石墨烯纺丝液形成的第三液流后，于凝固浴中浸泡10min以上，优选为10～30min，凝固成型。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述氧化石墨烯纺丝液中氧化石墨烯的含量为2～20mg/ml；

和/或，所述凝胶电解质水溶液中高分子聚合物的浓度为2～20mg/ml；

和/或，所述高分子聚合物包括聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠和黄原胶中的任意一种或两种以上的组合。

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述凝固浴含有0.5～8wt％CaCl₂，其中的溶剂为乙醇/水溶液，所述乙醇/水溶液包含体积比为1:1～8:1的乙醇与水的均匀混合物。

8.由权利要求1-7中任一项所述方法制备的芯鞘型柔性石墨烯纤维超级电容器，其特征在于包括石墨烯纤维芯层，环绕所述芯层设置的聚合物电解质中间层和环绕所述中间层设置的石墨烯纤维鞘层。

9.根据权利要求8所述的芯鞘型柔性石墨烯纤维超级电容器，其特征在于：所述石墨烯纤维芯层和/或石墨烯纤维鞘层所含的石墨烯纤维内部具有孔径分布均匀的微孔；优选的，所述微孔的孔径为0.5～18μm；和/或，所述超级电容器的比表面积为10～100m²/g。

10.根据权利要求8所述的芯鞘型柔性石墨烯纤维超级电容器，其特征在于：所述超级电容器的直径为50～200μm；和/或，所述石墨烯纤维芯层的直径为20～50μm；和/或，所述聚合物电解质中间层的厚度为2～20μm；和/或，所述石墨烯纤维鞘层的厚度为20～50μm。