一种简单制备石墨高柔性电极及柔性超级电容器的方法技术

本发明专利技术提供了一种简单制备石墨高柔性电极的方法，以柔性胶带作为石墨高柔性电极的基底，将柔性胶带直接粘在石墨板上，撕下，在柔性胶带形成了石墨层，施加在柔性胶带与石墨板间的压力为1～100KPa，所述石墨层的厚度为500nm～5μm，从而得到石墨/胶带电极。本发明专利技术还提供了基于该石墨高柔性电极的制备柔性超级电容器的方法。本发明专利技术还公开了制备图案化石墨高柔性电极的方法。通过本发明专利技术，突破了现有技术中工艺流程繁琐、成本高昂、电极导电性低等缺点，对石墨高柔性电极实现工业化具有很重要的实际意义。

A simple method for preparing graphite high flexible electrode and flexible super capacitor

The invention provides a simple method for preparing graphite high flexible electrode. The flexible adhesive tape is used as the base of graphite high flexible electrode. The flexible adhesive tape is directly adhered to the graphite plate, torn off, and a graphite layer is formed on the flexible adhesive tape. The pressure applied between the flexible adhesive tape and the graphite plate is 1-100KPa. The thickness of the graphite layer is 5. 00nm ~ 5 m, thus obtaining graphite / tape electrode. The invention also provides a method for preparing flexible super capacitors based on the graphite high flexible electrode. The invention also discloses a method for preparing the patterned graphite high flexible electrode. The invention breaks through the disadvantages of complicated technological process, high cost and low conductivity of electrode in the prior art, and has great practical significance for industrialization of graphite high flexible electrode.

【技术实现步骤摘要】
一种简单制备石墨高柔性电极及柔性超级电容器的方法
本专利技术属于储能器件领域，更具体地，涉及一种简单制备石墨材料电极的方法。
技术介绍
超级电容器作为重要的能量存储器件具有超高的功率密度、超快的充放电速度和超长的循环寿命。柔性超级电容器作为重要的储能器件，在柔性，可穿戴和微型电子器件的发展应用中起着重要的作用。因此，发展柔性超级电容器已成为势不可挡的趋势。制备柔性超级电容器的关键在于制备柔性电极。现有的制备柔性电极的方法一般为采用导电性差的粘结剂混合活性材料涂抹在集流体上(称为涂抹法)或者直接将活性材料生长在集流体表面。这类制备柔性电极的方法具有制备工艺流程繁琐、成本高昂、电极导电性低等缺点。此外，柔性集流体一般采用导电性良好的金属。然而，金属的质量比较大，制备出的电极不利于应用在轻便的可穿戴电子器件。近年，柔性自支撑电极具有超薄、质轻、高体积比容量等优点，成为制备柔性电极的重要方法。柔性自支撑电极利用材料间的π-π键与范德华力的作用抽滤制成导电薄膜电极，典型的材料如石墨烯、碳纳米管。然而，石墨烯以及碳纳米管的制备工艺繁杂，价格高昂，限制了其广泛的使用。因此，人们一直致力于寻找一种简单制备高柔性电极的方法。相比于石墨烯、碳纳米管，石墨具有成本低廉的优点。如何采用简单的方法将石墨直接制备成高柔性的石墨电极是现今面临的一个重要的难题。此外，如何制备微型图案化的石墨电极对构筑高体积能量密度的柔性超级电容器具有重要的意义。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种简单制备石墨高柔性电极的方法，其目的在于发掘工艺简单、成本低廉、可大量工业化制备柔性电极的工艺。此外，对制备工艺改进，制备微型图案化的柔性石墨电极。为实现上述目的，本专利技术采用了下述技术方案。一种简单制备石墨高柔性电极的方法，以柔性胶带作为石墨高柔性电极的基底，将柔性胶带直接粘在石墨板上，撕下，在柔性胶带形成了石墨层，从而得到石墨/胶带电极。所述柔性胶带为胶带、双面胶等具有粘性的柔性胶带。施加在柔性胶带与石墨板间的压力为1～100KPa，本专利技术的方法得到的石墨/胶带电极的电阻与施加在柔性胶带与石墨板之间的应力有关，所述石墨/胶带电极的电阻为1～50Ω。所述石墨层的厚度为500nm～5μm。优选地，所施加柔性胶带与石墨板间的压力为1～10KPa。优选地，所述石墨层的厚度为1～3μm。优选地，所述石墨/胶带电极的电阻为3～10Ω。更进一步，本专利技术提供了一种制备微型图案化的柔性石墨电极方法，包括以下步骤：(3)将微型图案直接打印在柔性胶带表面，打印方法可以为图章印盖法或直接采用激光打印。(4)将步骤(1)得到的微型图案化的柔性胶带直接粘在石墨板上撕下，施加在柔性胶带与石墨板间的压力为1～100KPa；即获得所需微型图案化柔性石墨电极。优选地，在所述步骤(1)中，打印方法采用图案印盖法，一次将微型图案直接覆盖在胶带表面；优选地，在所述步骤(2)中，柔性胶带与石墨板的压力为1～10KPa。本专利技术提供了一种石墨高柔性电极，其特征是：以柔性胶带作为石墨高柔性电极的基底，将柔性胶带直接粘在石墨板上，撕下，在柔性胶带形成了石墨层，所述石墨层的厚度为500nm～5μm。本专利技术还提供了一种柔性超级电容器的制备方法，其特征是步骤如下：(1)4.2g氯化锂和10gPVA粉末溶解在100ml去离子水中，90℃搅拌直至溶液澄清透明；(2)将两块石墨/胶带电极裁切成1x1cm的形状，并且将其浸泡在步骤1中制备的溶液中10min，取出并45℃烘箱干燥10分钟；(3)将步骤2中制备的两块石墨/胶带电极按三明治结构放置，空气中干燥一晚，除去电解质中多余的水分，即获得柔性超级电容器。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，用于制备石墨/胶带电极，能够取得下列有益效果：1、选择低成本、高导电性的石墨作为活性材料，制备出高柔性、高面积容量的石墨/胶带电极；2、采用胶带直接粘结石墨的方法制备石墨/胶带电极，发掘工艺简单、成本低廉、可大量工业化制备柔性电极的工艺；3、施加不同应力在柔性胶带和石墨板，降低了石墨/胶带的电阻，提高了电极的导电率，提高了电极的负载活性材料的质量，提高了电极的面积容量；4、利用简单的印章法制备微型图案化电极，成本低廉，方法简单，适于大规模生产。附图说明图1三个不同压力(压力为1KPa、10KPa、100KPa)下制备石墨/胶带电极的照片，其中1号石墨/胶带电极的压力为1KPa，2号石墨/胶带电极的压力为10KPa，3号石墨/胶带电极的压力为100KPa。图2为1KPa压力下制备石墨/胶带电极的循环伏安(CV)图；图3为10KPa压力下制备石墨/胶带电极的循环伏安(CV)图；图4为1KPa压力下制备石墨/胶带电极的循环伏安(CV)图。图5为三个不同压力下制备石墨/胶带电极的面积比容量图。图6为压力下10KPa下制备石墨/胶带电极的循环寿命图。图7为实施例3中叉指电极图案化的石墨/胶带电极图。图8为实施例5中制备的全固态超级电容器在不同弯曲状态下的CV曲线图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。本专利技术提供了一种制备石墨高柔性电极的方法，以柔性胶带作为石墨高柔性电极的基底，所述柔性胶带为胶带、双面胶等具有粘性的柔性胶带。将柔性胶带直接粘在石墨板上，施加在柔性胶带与石墨板间的压力为1～100KPa，所施加柔性胶带与石墨板间的压力为1～10KPa效果最佳，撕下，在柔性胶带形成了厚度为500nm～5μm的石墨层，从而得到石墨/胶带电极。本专利技术的方法得到的石墨/胶带电极的电阻与施加在柔性胶带与石墨板之间的应力有关，所述石墨/胶带电极的电阻为1～50Ω。所述石墨层的最佳厚度为1～3μm，石墨/胶带电极的电阻为3～10Ω。利用上述制备石墨高柔性电极的方法，可进一步制备微型图案化的柔性石墨电极方法，包括以下步骤：(1)将微型图案直接打印在柔性胶带表面，所述打印方法可以为图章印盖法或直接采用激光打印。(2)将步骤(1)得到的微型图案化的柔性胶带直接粘在石墨板上撕下，所示，施加在石墨板与柔性胶带间的压力为1～100KPa，即获得所需微型图案化电极。优选地，在所述步骤(1)中，打印方法选图案印盖法，一次将微型图案直接覆盖在胶带表面；优选地，在所述步骤(2)中，石墨板与胶带间的压力为1～10KPa。本专利技术还提供了一种包括上述石墨/胶带电极的在三电极体系下的电化学性能测试。实施例1：(1)将10x10cm的石墨板先后用丙酮、乙醇、6mol/L的稀盐酸、去离子水超声清洗10min，烘箱60℃，2h烘干；(2)直接将透明胶带粘在石墨板表面，施加一定压力在石墨板与透明胶带之间。施加在石墨板与透明胶带的压力为1KPa、10KPa、100KPa，即可制备高柔性的石墨/胶带电极，分别标记为1号石墨/胶带电极，2号石墨/胶带电极，3号石墨/胶带电极。图1为实施例1中不同压力下(1KPa、10KPa、100KPa)制备石墨/胶带电极的照片本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种简单制备石墨高柔性电极的方法，其特征是：以柔性胶带作为石墨高柔性电极的基底，将柔性胶带直接粘在石墨板上，撕下，在柔性胶带形成了石墨层，从而得到石墨/胶带电极。

【技术特征摘要】
1.一种简单制备石墨高柔性电极的方法，其特征是：以柔性胶带作为石墨高柔性电极的基底，将柔性胶带直接粘在石墨板上，撕下，在柔性胶带形成了石墨层，从而得到石墨/胶带电极。2.根据权利要求1所述简单制备石墨高柔性电极的方法，其特征是：施加在柔性胶带与石墨板间的压力为1～100KPa，所述石墨层的厚度为500nm～5μm，所述石墨/胶带电极的电阻为1～50Ω。3.根据权利要求1和2所述简单制备石墨高柔性电极的方法，其特征是：所施加柔性胶带与石墨板间的压力为1～10KPa。4.根据权利要求2所述简单制备石墨高柔性电极的方法，其特征是：所述石墨层的厚度为1～3μm。5.根据权利要求2所述简单制备石墨高柔性电极的方法，其特征是：所述石墨/胶带电极的电阻为3～10Ω。6.一种制备微型图案化的柔性石墨电极方法，其特征是包括以下步骤：(1)将微型图案直接打印在柔性胶带表面，打印方法可以为图章印盖法或直接采用激光打印；(2)将步骤(1)得到的微型图案化的柔性胶带直接粘在石墨板上撕下，施加在柔性胶带与石墨板间的压力为1...

【专利技术属性】
技术研发人员：喻能，郭凯，那兵，方伟，
申请(专利权)人：东华理工大学，
类型：发明
国别省市：江西,36