石墨烯平面電容技術(shù)與性能報(bào)告

1、    石墨烯平面電容技術(shù)與性能報(bào)告    王啟隆摘 要：近年來(lái)石墨烯材料研究進(jìn)展非常迅速，其在很多領(lǐng)域之中都有了廣泛的應(yīng)用。在文中主要就石墨烯平面電容技術(shù)進(jìn)行介紹，并對(duì)其性能進(jìn)行分析。關(guān)鍵詞：石墨烯平面電容;石墨烯;性能：tb383 ：a ：1671-2064（2019）02-0217-021 石墨烯平面電容簡(jiǎn)介石墨烯超級(jí)電容器為基于石墨烯材料的超級(jí)電容器的統(tǒng)稱。由于石墨烯獨(dú)特的二維結(jié)構(gòu)和出色的固有的物理特性，諸如異常高的導(dǎo)電性和大表面積，石墨烯基材料在超級(jí)電容器中的應(yīng)用具有極大的潛力。石墨烯基材料與傳統(tǒng)的電極材料相比，在能量?jī)?chǔ)存和釋放的過(guò)程中，顯示了

2、一些新穎的特征和機(jī)制。1.1 技術(shù)介紹（1）制取平面電容模板，采用叉子形，為減少電容表面積，增大單位面積的電容，設(shè)計(jì)石墨烯線條寬度為0.8mm，總寬為20mm，長(zhǎng)度為30mm，電容表面積為5cm2。（2）調(diào)制合適的原料配比，我們采用石墨烯，二硫化鉬，高分子導(dǎo)電聚合物，純凈水（不含雜質(zhì)）按照一定的配比混合攪拌均勻。（3）將獲得的原料采用噴涂法（如圖1）或絲網(wǎng)印刷（如圖2）的方法涂到a4紙上，并在一定的溫度下烘干。（4）采用硼酸鈉溶液作為電解液，便可作為電容參與實(shí)驗(yàn)和測(cè)量。1.2 測(cè)量方式chi760電化學(xué)工作站的循環(huán)伏安法和新威電池充放電測(cè)試儀。1.3 計(jì)算公式符號(hào)含義：area（循環(huán)伏安法圍成

3、面積），v（電壓掃描速度），m（石墨烯質(zhì)量），s（石墨烯面積）。2 目前成果經(jīng)萬(wàn)用表測(cè)量電阻最低能達(dá)到50，在電化學(xué)工作站不同的掃描速度下可獲得不同的電容值，在10mv/s下可得到1060f/cm2的電容值，在50mv/s的掃描速度下可得到232.8f/cm2的電容值，并隨著掃描速度的增加，電位電容值不斷下降，如圖3和表1所示。采用電化學(xué)工作站的循環(huán)伏安法可掃描出閉合曲線，在100mv/s的掃描速度下，面積為1.3*10-5，在20mv/s的掃描速度下，面積為1.6*10-6，掃描速度越大，曲線包圍的面積越大，比電容越大，如圖4所示。我們用新威電池充放電測(cè)試儀對(duì)超級(jí)電容器進(jìn)行充放電實(shí)驗(yàn)，設(shè)置三

4、個(gè)工步，先對(duì)其進(jìn)行擱置5s，再進(jìn)入恒壓恒流工步，電壓分別設(shè)置為0.6v，0.8v，1v，電流設(shè)置為0.002a，最后再次進(jìn)入擱置工步，可以發(fā)現(xiàn)，電容經(jīng)過(guò)恒壓恒流的充電后達(dá)到0.46v，并且充電時(shí)間較短，放電時(shí)間較長(zhǎng)，符合超級(jí)電容的特性如圖5所示。3 平面超級(jí)電容的優(yōu)勢(shì)與改進(jìn)平面電容比傳統(tǒng)的立體電容有更大的靈活性，可將石墨烯等原料噴涂到塑料軟膜上，使之有較好的拉伸性，柔韌性，彎曲性，可使平面電容運(yùn)用在不同的環(huán)境下，對(duì)空間形狀的要求小，如圖6所示。我們利用電化學(xué)工作站和拉伸裝置測(cè)試了在不同拉伸長(zhǎng)度下的電容，發(fā)現(xiàn)了隨著拉伸長(zhǎng)度的增大，電容只有微小的減小，表明在拉伸的情況下并不會(huì)太大影響平面電容的電容

5、大小，作出了反映電容保留率與拉伸長(zhǎng)度的關(guān)系的曲線，如圖7所示。為在電容有相同面積的情況下，有更大的電容值，我們進(jìn)行了電容形狀的進(jìn)一步設(shè)計(jì)，同時(shí)保持電容面積仍為5cm2，如圖8所示。圖9為最初設(shè)計(jì)的交叉形平面電容。為了找出形狀改進(jìn)后，與原來(lái)形狀的區(qū)別，我們進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)，將電化學(xué)工作站循環(huán)伏安法的電壓掃描速度都設(shè)為100mv/s，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖10所示。我們發(fā)現(xiàn)改進(jìn)前的掃描面積為1.13*10-5，改進(jìn)后面積為1.31*10-5，電容增加了3.6f/cm2，說(shuō)明形狀的變化對(duì)電容值有一定的提升。參考文獻(xiàn)1 鮑長(zhǎng)遠(yuǎn)，韓家軍，程瑾寧，等.石墨烯-聚苯胺類超級(jí)電容器復(fù)合電極材料j.化學(xué)進(jìn)展，2018，30（09）：1349-1363.2 鄧高，何捍衛(wèi).電沉積法制備石墨烯/mno_2納米復(fù)合電極的電容性能j.粉末冶