[发明专利]一种电极材料墨汁、制备方法及利用其制备微型超级电容器的方法

说明书

本发明公开了一种电极材料墨汁、制备方法及利用其制备微型超级电容器的方法，属于微型超级电容器技术领域。一种电极材料墨汁的制备方法，包括以下步骤：1)将分散剂、电极材料加入到醇液中，进行超声处理，制得一次超声分散液；2)将目标溶剂加入到电极材料的一次超声分散液中，进行二次超声，制得二次超声分散液；3)将二次超声分散液中的醇液去除，得到电极材料墨汁。利用本发明的制备方法，通过调整电极材料与溶剂的量可制备不同粘度、不同流动性的墨汁，能够打印不同形状不同尺寸的电容器，该制备方法不含有毒溶剂，适合大规模生产。本发明的电极材料墨汁，电极材料分散均匀，具有良好的成膜性，并且能够在不同的基底上进行打印。

技术领域

本发明微型超级电容器技术领域，尤其是一种电极材料墨汁、制备方法及利用其制备微型超级电容器的方法。

背景技术

随着小型化便携式电子产品的需求量的增加，微型储能装置正经历快速的发展，微型超级电容器因其诸多优点，比如功率密度高和循环寿命长，在小型电子产品的储能中发挥着不可替代的作用。微型超级电容器根据其储能机理的不同可分为赝电容器和双电层电容器，赝电容器的电极材料主要包括过渡金属氧化物、氢氧化物、硫化物、导电聚合物等；双电层电容器的电极材料主要包括碳基材料，包括石墨烯、碳纳米管、碳纳米纤维、活性炭等。微型超级电容器，相比于微型锂离子电池等储能装置来说，所面临的挑战在于其储能容量较少。主要通过对电极材料的选择、电极材料结构的设计、电容器的形状设计以及电解液的选择等方面进行改善来提高微型超级电容器的储能性能。

目前，微型超级电容器的制备方法主要有激光刻画、丝网印刷、电化学沉积、喷墨打印等，激光刻画方法其工艺比较复杂，电极难以形成大深宽比，丝网印刷方法制备超级电容器时难以使电极形成大的深宽比，电化学沉积方法难以进行批量制备，不适合工业化生产，而3D打印因其制备成本低、制备周期短、适合大规模生产、能够打印各种尺寸各种形状的器件而受到广泛的关注。

已有的制备微型超级电容器的打印技术，主要存在以下问题：(1)电极材料墨汁制备复杂，如发明专利CN104505265A中公开的电极材料墨汁的制备工艺需要的时间较长，制备步骤繁琐；(2)制备微型超级电容器的过程复杂，如发明专利CN103762093A中，其制备微型超级电容器的过程需要反复固化，进行封装；(3)对基底材料要求严格，如发明专利CN108538864A中，其打印的微型超级电容器的基底只能为柔性基底。对于微型超级电容器而言，电极材料制备和器件组装的复杂化将严重劣化微型超级电容器的性能，阻碍微型超级电容器的应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的电极材料墨汁分散不均且制备出来的微型超级电容器均含有非电极材料组分的缺点，提供一种电极材料墨汁、制备方法及利用其制备微型超级电容器的方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种电极材料墨汁的制备方法，包括以下步骤：

1)将分散剂、电极材料加入到醇液中，进行超声处理，制得一次超声分散液；

其中，醇液为甲醇、乙醇、异丙醇、戊醇中的一种或多种；

分散剂为羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、乙基纤维素、醋酸纤维素、硝酸纤维素或纤维素粉一种或多种；

电极材料为石墨烯、掺杂石墨烯、碳纳米管、掺杂碳纳米管、导电炭黑、碳纳米纤维中的一种或多种；

2)将目标溶剂加入到电极材料的一次超声分散液中，进行二次超声，制得二次超声分散液；

目标溶剂为乙二醇、松油醇、萜烯-4-醇、桉叶油醇、芳樟醇、异丙醇中的一种或多种；

其中，在二次超声分散液中，每50-100mg的电极材料加入1mL的目标溶剂；

3)将二次超声分散液中的醇液去除，得到电极材料墨汁。