基于石墨烯的超级电容电极材料的制备方法与流程

本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种基于石墨烯的超级电容电极材料的制备方法。

背景技术：
石墨烯是一种碳质新材料，目前常规的石墨烯制备方法包括化学气相沉积法、外延生长法、氧化还原法以及电化学剥离法，其中，电化学剥离法由于具有高效环保的优点，而迅速得到推广和应用。石墨烯由于具有极高的比表面积，问世不久就被应用于超级电容器的制备，而且，这种基于石墨烯的超级电容电极材料通常为金属-石墨烯复合材料，例如铝基-石墨烯复合材料，其制备方法为将石墨烯胶体悬浮液涂覆或喷涂在采用机械涂覆或喷涂等工艺使石墨烯溶液在铝等电子集流体(例如铝箔)的表面上，经过干燥处理，以形成铝基-石墨烯复合材料。在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下技术问题：现有的基于石墨烯的超级电容电极材料通常为金属-石墨烯复合材料，其制备方法操作复杂，不利于批量制备，而且，制备需要使用金属箔作为电子集流体，因此制备成本比较高。

技术实现要素：
本发明提供的基于石墨烯的超级电容电极材料的制备方法，能够有效地增加超级电容器的能量密度，降低超级电容器的制备成本，并且其制备方法操作简单，适用于大批量制备。本发明提供一种基于石墨烯的超级电容电极材料的制备方法，包括：将石墨箔依次从与直流电源的正极连接的第一转轴和与所述直流电源的负极连接的第二转轴之间，所述第一转轴和与所述直流电源的负极连接的第三转轴之间通过，以在所述石墨箔的与所述第一转轴接触的一侧发生电化学剥离反应形成石墨烯，从而完成石墨箔单侧石墨烯化处理；其中，所述第一转轴的部分置于反应设备的电解质溶液中，所述第一转轴的外围包覆着PVA海绵；将经过所述石墨箔单侧石墨烯化处理的石墨箔经由若干个定向转轴导入装有水溶液的清洗设备中进行清洗，以及导入干燥设备中进行干燥，以得到基于石墨烯的超级电容电极材料。优选地，所述第一转轴的位于所述电解质溶液中的部分与完全位于所述电解质溶液中的第四转轴接触，以使得接触部分的PVA海绵处于压缩状态。优选地，所述电解质溶液为硫酸、氢氧化钾或者硫酸铵水溶液。本发明实施例提供的基于石墨烯的超级电容电极材料的制备方法，将石墨箔依次从与直流电源的正极连接的第一转轴和与所述直流电源的负极连接的第二转轴之间，所述第一转轴和与所述直流电源的负极连接的第三转轴之间通过，以在所述石墨箔的与所述第一转轴接触的一侧发生电化学剥离反应形成石墨烯，从而完成石墨箔单侧石墨烯化处理；其中，所述第一转轴的部分置于反应设备的电解质溶液中，所述第一转轴的外围包覆着PVA海绵；将经过所述石墨箔单侧石墨烯化处理的石墨箔经由若干个定向转轴导入装有水溶液的清洗设备中进行清洗，以及导入干燥设备中进行干燥，以得到基于石墨烯的超级电容电极材料。与现有技术相比，能够有效地增加超级电容器的能量密度，降低超级电容器的制备成本，并且其制备方法操作简单，适用于大批量制备。附图说明图1为本发明一实施例基于石墨烯的超级电容电极材料的制备方法的流程图；图2为本发明另一实施例基于石墨烯的超级电容电极材料的制备方法的流程图。具体实施方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明提供一种基于石墨烯的超级电容电极材料的制备方法，如图1所示，所述方法包括：将石墨箔依次从与直流电源的正极连接的第一转轴和与所述直流电源的负极连接的第二转轴之间，所述第一转轴和与所述直流电源的负极连接的第三转轴之间通过，以在所述石墨箔的与所述第一转轴接触的一侧发生电化学剥离反应形成石墨烯，从而完成石墨箔单侧石墨烯化处理；其中，所述第一转轴的部分置于反应设备的电解质溶液中，所述第一转轴的外围包覆着PVA海绵；将经过所述石墨箔单侧石墨烯化处理的石墨箔经由若干个定向转轴导入装有水溶液的清洗设备中进行清洗，以及导入干燥设备中进行干燥，以得到基于石墨烯的超级电容电极材料。本发明实施例提供的基于石墨烯的超级电容电极材料的制备方法，与现有技术相比，一方面，其制备方法操作简单，适用于大批量制备；另一方面，其充分利用了石墨烯的高表面积特性和石墨箔良好的导电性，而省去了现有技术中的电子集流体，从而能够有效地增加超级电容器的能量密度，并且降低超级电容器的制备成本。其中，所述电解质溶液为硫酸、氢氧化钾或者硫酸铵水溶液。进一步，如图2所示，所述第一转轴的位于所述电解质溶液中的部分与完全位于所述电解质溶液中的第四转轴接触，以使得接触部分的PVA海绵处于压缩状态。以使得所述第一转轴中的电解质溶液更充分。这里以所述电解质溶液为硫酸水溶液为例来说明本发明的基于石墨烯的超级电容电极材料的制备方法。将厚度为0.2mm的石墨箔从与正负极连接的滚轴间通过，正负极电压5V，反应设备中的电解液使用1摩尔/升的硫酸水溶液，通过控制转轴转动速度控制石墨烯的含量。将反应形成的基于石墨烯的超级电容电极材料依次通过装有水溶液的清洗设备和干燥设备，其中，干燥温度维持在100℃，最终将基于石墨烯的超级电容电极材料卷起。以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。