[发明专利]一种基于高导电石墨烯/镍颗粒混合结构的可拉伸超级电容器的制备方法

摘要

本发明涉及一种基于高导电石墨烯/镍颗粒混合结构的可拉伸超级电容器的制备方法，先用化学气相沉积方法在泡沫镍上制备海绵状石墨烯材料，将制备的石墨烯/泡沫镍浸泡在刻蚀溶液中，缓慢反应，使大部分镍金属被化学置换掉，使镍金属转变成一个个小的镍颗粒，然后将海绵状石墨烯/镍颗粒混合结构采用印章式捞法从刻蚀溶液中捞出、清洗、晾干，预拉伸弹性衬底慢慢恢复到原来的长度或面积，利用制备的可拉伸石墨烯/镍颗粒混合结构作为电极材料，按照弹性体/电极/固体电解质/电极/弹性体的结构制备全固态可拉伸超级电容器。本发明增加传统电容器电容量，减小接触电阻，拉伸稳定性好，次数多，性能优，且成本低，方法可控，适于大批量生产。

主权项

一种基于高导电石墨烯/镍颗粒混合结构的可拉伸超级电容器的制备方法，其特征是，包括步骤如下：（一）化学气相沉积方法在泡沫镍上制备海绵状石墨烯材料：将泡沫镍放入真空反应炉加温区中，抽真空，同时加热，将氢气注入真空反应炉中，加热到预定温度100‑500℃后恒温10‑30分钟然后进行退火，再加热到预定温度900‑1100℃后，将碳源通入真空反应炉，同时保持氢气流量不变，生长5‑180分钟后关闭气体并降至室温即可得到直接沉积石墨烯的泡沫镍，即石墨烯/泡沫镍；（二）可拉伸石墨烯/镍颗粒混合结构的制备及其转移：将制备的石墨烯/泡沫镍浸泡在刻蚀溶液中，缓慢反应，使大部分泡沫镍被化学置换掉，使未参与置换反应的泡沫镍转变成一个个小的金属颗粒，然后将海绵状石墨烯/镍颗粒混合结构从刻蚀溶液中用印章式捞法捞出，分别在丙酮、酒精和去离子水中清洗，后将预拉伸弹性衬底黏在中空支架上，将所述清洗后的海绵状石墨烯/镍颗粒混合结构用同样的印章式捞法转移在预拉伸弹性衬底上，自然晾干，该衬底预拉伸为沿一个方向拉伸到原来长度的1.5到4倍，或者沿两个正交的方向拉伸到原来面积的2到10倍；然后让覆盖柔性石墨烯/镍颗粒混合结构的预拉伸弹性衬底慢慢恢复到原来的长度或面积，制备一种自组装皱褶的可拉伸石墨烯/镍颗粒混合结构；所述印章式捞法具体为：用柔性的衬底覆盖在海绵状石墨烯/金属颗粒混合结构上，轻压10‑30秒，然后慢慢从衬底的一个侧面轻轻抬起，利用石墨烯和衬底之间的小的接触力，将石墨烯/镍颗粒混合结构捞出；（三）全固态可拉伸超级电容器的制备：利用制备的可拉伸石墨烯/镍颗粒混合结构作为电极材料，按照弹性体/电极/固体电解质/电极/弹性体的结构制备全固态可拉伸超级电容器。