一种石墨烯纤维基超级电容器及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯纤维基超级电容器及其制备方法。所述石墨烯纤维基超级电容器包括：二电极和电解质溶液，所述二电极是指两根互相分离且表面覆盖有二氧化锰层的石墨烯纤维，所述两根互相分离且表面覆盖有二氧化锰层的石墨烯纤维浸没在所述电解质溶液中。本发明专利技术公开的石墨烯纤维基超级电容器，不仅具有良好的导电性能，而且电容比比较大。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了。所述石墨烯纤维基超级电容器包括：二电极和电解质溶液，所述二电极是指两根互相分离且表面覆盖有二氧化锰层的石墨烯纤维，所述两根互相分离且表面覆盖有二氧化锰层的石墨烯纤维浸没在所述电解质溶液中。本专利技术公开的石墨烯纤维基超级电容器，不仅具有良好的导电性能，而且电容比比较大。【专利说明】
本专利技术涉及一种超级电容器，尤其涉及一种石墨烯纤维基超级电容器及其制备方 法。
技术介绍
石墨烯是碳原子以sp2杂化形式连接而成的二维碳原子层，其厚度只有0. 34nm，是 目前发现的最薄的二维纳米材料。石墨烯具有超高强度、极大的比表面积，高的热导率以及 载流子迁移率等多种优异的特质，使其在超级电容器材料领域具有广泛的应用前景。 超级电容器，又称电化学电容器，以其超高的能量密度、功率密度、循环稳定性成 为又一重要能量储存方式。当前，使用石墨烯纤维制成的超级电容器虽然具备良好的导电 性能，但是受碳材料自身电容不高的限制，致使该超级电容器的比电容较小。
技术实现思路
本专利技术提供，用于提高所述超级电容 器的电容。 第一方面，本专利技术实施例提供一种石墨烯纤维基超级电容器，该石墨烯纤维基超 级电容器包括：二电极和电解质溶液，所述二电极是指两根互相分离且表面覆盖有二氧化 锰层的石墨烯纤维，所述两根互相分离且表面覆盖有二氧化锰层的石墨烯纤维浸没在所述 电解质溶液中。 结合第一方面，在第一种可能的实施方式下，所述石墨烯纤维直径为5-200微米。 结合第一方面或者第一方面的第一种可能的实施方式，在第二种可能的实施方式 下，所述二氧化锰层的厚度为〇. 1-1微米。 结合第一方面、所述第一方面的第一种可能的实施方式或者所述第一方面的第二 种可能的实施方式，在第三种可能的实施方式下，所述电解质溶液为硫酸钠水溶液、氢氧化 钾水溶液、四乙基四氟硼酸铵的乙腈溶液或者四乙基四氟硼酸铵的碳酸丙烯酯溶液。 第二方面，本专利技术实施例提供一种石墨烯纤维基超级电容器，该石墨烯纤维基超 级电容器包括：二电极和凝胶电解质，所述二电极是指两根互相分离且表面覆盖有二氧化 锰层的石墨烯纤维，所述两根互相分离且表面覆盖有二氧化锰层的石墨烯纤维由所述凝胶 电解质包裹在一起。 结合第二方面，在第一种可能的实施方式下，所述石墨烯纤维直径为5-200微米。 结合第二方面或者第二方面的第一种可能的实施方式，在第二种可能的实施方式 下，所述二氧化锰层的厚度为〇. 1-1微米。 结合第二方面、第二方面的第一种可能的实施方式或者第二方面的第二种可能的 实施方式，在第三种可能的实施方式下，所述凝胶电解质包括聚乙烯醇、无水氯化锂和水， 其中，所述聚乙烯醇、无水氯化锂以及水的质量比为1:2:10。 第三方面，本专利技术实施例提供一种石墨烯纤维基超级电容器的制备方法，所述制 备方法包括如下步骤： 步骤一、在反应器中加入1重量份的氧化石墨烯、1000重量份的溶剂，搅拌后得到 氧化石墨烯溶液； 步骤二、将所述氧化石墨烯溶液进行离心旋转，得到质量百分含量在0. 1% -2% 的氧化石墨烯纺丝浆液； 步骤三、将所述氧化石墨烯纺丝浆液以10-2000 μ L/min的挤出速度通过直径为 10-5000μπι的纺丝喷头，在5-35°C的凝固剂中停留1-3600S凝固成丝，对所述凝固成丝的 产物进行洗涤以及真空干燥后，得到氧化石墨烯纤维； 步骤四、对所述氧化石墨烯纤维进行还原，得到石墨烯纤维； 步骤五、将所述石墨烯纤维浸泡在浓度为0. Ι-lg/L、温度为5-70°C的高锰酸钾水 溶液中进行反应得到反应物，对所述反应物进行洗涤以及真空干燥后，得到表面覆盖有二 氧化锰层的石墨烯纤维； 步骤六、将两根互相分离的所述表面覆盖有二氧化锰层的石墨烯纤维放置在电解 质溶液中，或者，将两根互相分离的所述表面覆盖有二氧化锰层的石墨烯纤维的所述二氧 化锰层的表面分别用凝胶电解质涂抹均匀并进行干燥，将经干燥后的两根所述表面覆盖有 二氧化锰层的石墨烯纤维用所述凝胶电解质包裹在一起并进行干燥，得到所述超级电容 器。结合第三方面，在第一种可能的实施方式下，所述将两根互相分离的所述表面覆盖有二 氧化锰层的石墨烯纤维放置在电解质溶液中，包括：将两根互相分离的所述表面覆盖有二 氧化锰层的石墨烯纤维分别固定在导电集流体上；将所述导电集流体放置在所述电解质溶 液中。 结合第三方面，在第二种可能的实施方式下，所述将两根互相分离的所述表面覆 盖有二氧化锰层的石墨烯纤维的所述二氧化锰层的表面分别用凝胶电解质涂抹均匀并进 行干燥，将经干燥后的两根所述表面覆盖有二氧化锰层的石墨烯纤维用所述凝胶电解质包 裹在一起并进行干燥，包括：将两根互相分离的所述表面覆盖有二氧化锰层的石墨烯纤维 的所述二氧化锰层的表面分别用所述凝胶电解质涂抹均匀并进行干燥；将经干燥后的两根 所述表面覆盖有二氧化锰层的石墨烯纤维绞在一起，并用所述凝胶电解质将其包裹并进行 干燥。 结合第三方面、第三方面的第一种可能的实施方式或者第三方面的第二种可能 的实施方式，在第三种可能的实施方式下，所述步骤一中所述溶剂包括去离子水、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、环丁砜中的一种或者 多种。 结合第三方面或者第三方面的第一种可能的实施方式至第三方面的第三种可能 的实施方式中的任一种实施方式，在第四种可能的实施方式下，所述步骤三中的所述凝固 剂分为水系凝固剂和有机系凝固剂， 所述水系凝固剂包括氯化钙以及乙醇和水的混合液，所述氯化钙与所述乙醇和 水的混合液的质量比为1-10 :1〇〇,所述乙醇和水的混合液中乙醇与水的体积比为1:3? 3:1 ； 或者，水系凝固剂包括醋酸锰以及乙醇和水的混合液，所述醋酸锰与所述乙醇和 水的混合液的质量比为1-10 :1〇〇,所述乙醇和水的混合液中乙醇与水的体积比为1:3? 3:1 ； 所述有机系凝固剂包括NaOH的甲醇溶液、NaOH的乙醇溶液、Κ0Η的甲醇溶液、KOH 的乙醇溶液、乙醚、乙酸乙酯、丙酮、石油醚中的一种或者多种。 结合第三方面或者第三方面的第一种可能的实施方式至第三方面的第四种可能 的实施方式中的任一种实施方式，在第五种可能的实施方式下，所述步骤三中所述洗涤剂 包括乙醇、甲醇、丙酮、水中的一种或者多种。 结合第三方面或者第三方面的第一种可能的实施方式至第三方面的第五种可 能的实施方式中的任一种实施方式，在第六种可能的实施方式下，所述步骤四中进行还 原的方法包括热还原或化学还原，所述化学还原中采用的化学还原剂为体积百分含量 5% -50%碘化氢水溶液、体积百分含量5% -50%抗坏血酸钠溶液或水合肼；所述热还原的 热处理区间为800-1000°C，在惰性气体中的热处理时间为1-12小时。 结合第三方面或者第三方面的第一种可能的实施方式至第三方面的第六种可能 的实施方式中的任一种实施方式，在第七种可能的实施方式下，所述步骤四中所述石墨烯 纤维直径为5-200微米。 结合第三方面或者第三方面的第一种可能的实施方式至第三方面的第七种可能 的实施方式中的任一种实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯纤维基的超级电容器，其特征在于，包括：二电极和电解质溶液，所述二电极是指两根互相分离且表面覆盖有二氧化锰层的石墨烯纤维，所述两根互相分离且表面覆盖有二氧化锰层的石墨烯纤维浸没在所述电解质溶液中。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高超，郑冰娜，周晓松，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，浙江大学，
类型：发明
国别省市：广东;44