本发明涉及电子元件的制备领域，特别涉及一种石墨烯超级电容器及其制备方法。
背景技术：
超级电容器是一种介于物理电容器与二次电池之间的一种新型储能装置。这种装置在其能量储蓄和释放过程中具有独特性，不仅体现为高脉冲速率充放电过程，同时还具有高能量及高比功率的优点，即充放电时间仅数十秒，其功率密度与蓄电池相比，高出10-100倍；能量密度则是物理电容器的100倍之多。
电容器的活性材料一般为粉体材料，电极通过将粉体材料、导电剂和粘结剂等配成浆料后涂覆在导电基底上来制备。也有利用掩模版以及喷涂技术相结合制备的特定形状的电极方法，但本质上仍然属于浆料的工艺。
近期出现了利用激光照射来制备石墨烯电极的新方法。由于石墨烯是一种由碳原子按照六边形进行排布并相互连接而成的碳分子，其结构非常稳定，且具有高导电性、高韧度、高强度、超大比表面积等特点，使得以石墨烯作为电极材料的超级电容器表现出优异的性能，更适合能量的储存。
为了调节电容器模组的容量及耐压，一般通过电容器的串联/并联来实现。而串联/并联方式又大体可以分为外部单体串联/并联以及内部单体串联/并联两种。外部串联操作起来比较简单，只需要将成型单体的正负极进行相应的串/并连接即可，而内部串联则是在电容器制作的过程中在封装前在内部结构上直接形成串/并连接，之后一次性进行外封装。相对而言，内部串/并联只需一次封装，节省了部分封装材料及极耳。
然而，目前采用激光照射制备内部串/并联的石墨烯超级电容器却鲜有报道。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种石墨烯超级电容器及其制备方法。
根据本发明的一个方面，提供了一种石墨烯超级电容器，包括：
电容器本体，所述电容器本体包括多个单体电容及内极耳；
其中，所述多个单体电容中相邻单体电容之间通过内极耳串联连接，所述单体电容包括石墨烯正极、石墨烯负极和电解液，所述单体电容的石墨烯正极和第一相邻单体电容的石墨烯负极通过内极耳一体连接，所述单体电容的石墨烯负极和第二相邻单体电容的石墨烯正极通过内极耳一体连接；
两个外极耳，所述两个外极耳分别与首端单体电容和尾端单体电容相连；以及
外包装，所述外包装用于对所述电容器本体进行封装。
可选地，所述电解液为胶体电解液。
可选地，所述电解液包括PVA/硫酸、PVA/盐酸或PVA/磷酸。
可选地，所述石墨烯正极、石墨烯负极及内极耳是通过激光照射同一聚合物薄膜衬底的表面形成的。
可选地，所述聚合物薄膜衬底为聚酰亚胺薄膜或聚醚酰亚胺薄膜。
可选地，所述石墨烯正极和石墨烯负极呈现叉指状、平行条状、螺旋状或其组合形状中的任一种。
可选地，所述石墨烯正极和石墨烯负极之间的距离为0.1-0.5mm。
可选地，所述石墨烯正极和石墨烯负极之间的距离为0.2mm。
根据本发明的另一个方面，提供了一种石墨烯超级电容器，包括：
电容器本体，所述电容器本体包括多个单体电容及内极耳，其中，所述多个单体电容中相邻单体电容之间通过内极耳并联连接，所述单体电容包括石墨烯正极、石墨烯负极和电解液，所述单体电容的石墨烯正极和相邻单体电容的石墨烯正极通过内极耳一体连接，所述单体电容的石墨烯负极和相邻单体电容的石墨烯负极通过内极耳一体连接；
两个外极耳，所述两个外极耳分别与首端单体电容和尾端单体电容相连；以及
外包装，所述外包装用于对所述电容器本体进行封装。
可选地，所述石墨烯正极、石墨烯负极及内极耳是通过激光照射同一聚合物薄膜衬底的表面形成的。
可选地，所述聚合物薄膜衬底为聚酰亚胺薄膜或聚醚酰亚胺薄膜。
可选地，所述石墨烯正极和石墨烯负极呈现叉指状、平行条状、螺旋状或其组合形状中的任一种。
根据本发明的另一方面，提供了一种石墨烯超级电容器，包括电容器本体，所述电容器本体为第一电容器本体和第二电容器本体的组合；
其中，第一电容器本体包括多个单体电容及内极耳；所述多个单体电容中相邻单体电容之间通过内极耳串联连接，所述单体电容包括石墨烯正极、石墨烯负极和电解液，所述单体电容的石墨烯正极和第一相邻单体电容的石墨烯负极通过内极耳一体连接，所述单体电容的石墨烯负极和第二相邻单体电容的石墨烯正极通过内极耳一体连接；
其中，第二电容器本体包括多个单体电容及内极耳；其中，所述多个单体电容中相邻单体电容之间通过内极耳并联连接，所述单体电容包括石墨烯正极、石墨烯负极和电解液，所述单体电容的石墨烯正极和相邻单体电容的石墨烯正极通过内极耳一体连接，所述单体电容的石墨烯负极和相邻单体电容的石墨烯负极通过内极耳一体连接。
根据本发明的另一方面，提供了一种石墨烯超级电容器的制备方法，包括：
(1)将聚合物薄膜衬底固定在基材上；
(2)采用CO2红外激光器照射聚合物薄膜衬底，得到图形化的石墨烯正极、石墨烯负极和内极耳；
(3)裁切出石墨烯正极、石墨烯负极和内极耳；
(4)涂覆电解液形成多个单体电容，其中所述多个单体电容中相邻单体电容之间通过内极耳连接；
(5)安装外极耳后进行一次性封装，获得石墨烯超级电容器。
可选地，其中，步骤(2)中所述图形化的石墨烯正极、石墨烯负极和内极耳包括单体电容的石墨烯正极和第一相邻单体电容的石墨烯负极通过内极耳一体连接，单体电容的石墨烯负极和第二相邻单体电容的石墨烯正极通过内极耳一体连接。
可选地，其中，步骤(2)中所述图形化的石墨烯正极、石墨烯负极和内极耳包括单体电容的石墨烯正极和相邻单体电容的石墨烯正极通过内极耳一体连接，单体电容的石墨烯负极和相邻单体电容的石墨烯负极通过内极耳一体连接。
可选地，所述聚合物薄膜衬底为聚酰亚胺薄膜或聚醚酰亚胺薄膜。
可选地，所述CO2红外激光器的功率为2-10mW，激光器扫速为1-5mm/s。
可选地，所述CO2红外激光器的功率为3mW，激光器扫速为2mm/s。
本发明利用激光照射法制备石墨烯，引入内部串/并联的结构来实现电容器模块的容量调节。与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1.无需额外导电剂、粘合剂等浆料原料来制备石墨烯电极；
2.无需额外的隔膜及内极耳，石墨烯电极与内极耳同时一体形成；
3.电极制备及电容器封装工艺较涂覆以及掩模板工艺大幅度简化，易于生产。
附图说明
图1示出了石墨烯超级电容器的结构示意图；
图2示出了本发明实施例提供的内部串联的石墨烯超级电容器去除外包装后的结构示意图；
其中，11为外极耳，12为电解液，13为石墨烯电极，14为内极耳；
图3示出了本发明实施例提供的内部串联的石墨烯超级电容器去除外包装后的结构实物照片；
图4示出了本发明实施例提供的内部并联的石墨烯超级电容器的结构示意图；
图5示出了本发明实施例提供的内部并联的石墨烯超级电容器去除外包装后的结构示意图；
其中，21为外极耳，22为电解液，23为石墨烯电极，24为内极耳；
图6示出了本发明实施例提供的内部串联-并联的石墨烯超级电容器的结构示意图；
图7示出了本发明实施例提供的石墨烯超级电容器的制备方法流程图；
图8示出了本发明实施例提供的内部串联的石墨烯超级电容器的制备方法流程图；
图9示出了本发明实施例提供的内部并联的石墨烯超级电容器的制备方法流程图；
图10示出了本发明实施例提供的内部串联-并联组合的石墨烯超级电容器的制备方法流程图；
图11示出了本发明实施例提供的内部串联的石墨烯超级电容器的充放电数据；以及
图12示出了未内部串联的石墨烯超级电容器的充放电数据。
具体实施方式
为充分了解本发明之目的、特征及功效，借由下述具体实施方式，对本发明做详细说明，但本发明并不仅仅限于此。
根据本发明的一方面，提供了一种石墨烯超级电容器，如图1所示，包括：
电容器本体101，所述电容器本体包括多个单体电容102及内极耳103；
其中，所述多个单体电容中相邻单体电容102之间通过内极耳103串联连接，所述单体电容102包括石墨烯正极、石墨烯负极和电解液，所述单体电容102的石墨烯正极和第一相邻单体电容102的石墨烯负极通过内极耳103一体连接，所述单体电容102的石墨烯负极和第二相邻单体电容102的石墨烯正极通过内极耳一体103连接；
两个外极耳104，所述两个外极耳104分别与首端单体电容102和尾端单体电容102相连；以及
外包装105，所述外包装用于对所述电容器本体进行封装。
进一步地，所述电解液为胶体电解液。所述电解液优选为PVA/硫酸、PVA/盐酸或PVA/磷酸中的一种或多种。采用该胶体电解液一方面可以保证电解液粘结固定于石墨烯电极区域，防止电解液流动到内极耳位置，另一方面省去了额外隔膜，简化制备工艺。本领域技术人员也可以通过合理的尝试采用其他种类的电解液，本发明对此不作具体限定。
其中，所述单体电容102的石墨烯正极、石墨烯负极及内极耳103是通过激光照射同一聚合物薄膜衬底的表面形成的。本发明的石墨烯超级电容器，无需额外的内极耳连接工艺。
较为优选的，所述聚合物薄膜衬底为聚酰亚胺薄膜或聚醚酰亚胺薄膜。经CO2红外激光器的照射，所述聚合物薄膜衬底表面形成多孔的石墨烯。其中，多孔石墨烯的碳原子构成微米级或纳米级的五边形-七边形多晶晶格，晶格之间相互连接，具有超大比表面积、较好的导电性以及电化学稳定性等特点，因此所述聚合物薄膜衬底表面形成的多孔石墨烯既可以作为电容器电极材料，也可以作为内极耳使用，极大的提高了电容器的电化学性能。
进一步地，所述石墨烯正极和石墨烯负极呈现叉指状、平行条状、螺旋状或其组合形状中的任一种。
较为优选的，所述石墨烯正极和石墨烯负极的形状为叉指状。采用叉指状的石墨烯电极可以增加电极的单侧有效面积，从而增加石墨烯超级电容器的电容量。
进一步地，所述单体电容中石墨烯正极和石墨烯负极之间的距离为0.1-0.5mm，优选的，所述石墨烯正极和石墨烯负极之间的距离为0.2mm。若间距过小，容易引起石墨烯电极间的短路，间距过大，则不利于离子在电极之间的迁移，增大石墨烯超级电容器的充放电时间。
进一步地，单体电容102的数量≥2，具体可根据实际需要进行调整，在此不做具体限定。
图2示出了本发明实施例提供的一个内部串联的去除外包装的石墨烯超级电容器的结构示意图，石墨烯的电极形状为叉指状，本领域技术人员能够理解的是，石墨烯超级电容器的石墨烯的电极也可以为其它的形状。其中，11为外极耳，12为电解液，13为石墨烯电极，14为内极耳；其中，该电容器包括4个单体电容及3个内极耳14，其中，所述4个单体电容中相邻单体电容之间通过内极耳14串联连接，其中，所述单体电容包括石墨烯电极13和电解液12；电容器本体首尾两端，分别与一个外极耳11连接。
本发明提供的内部串联的石墨烯超级电容器，石墨烯电极无需额外导电剂、粘合剂等浆料原料制备，工艺简单，且电容器本体无需额外的隔膜及内极耳，石墨烯电极材料与内极耳一体连接，极大的节省了材料。内部串联的除去外包装的石墨烯超级电容器的实物如图3所示。
根据本发明的另一方面，提供了一种石墨烯超级电容器，如图4所示，包括：
电容器本体201，所述电容器本体包括多个单体电容202及内极耳203；
其中，所述多个单体电容202中相邻单体电容202之间通过内极耳203并联连接，所述单体电容202包括石墨烯正极、石墨烯负极和电解液，所述单体电容202的石墨烯正极和相邻单体电容的石墨烯正极通过内极耳203一体连接，所述单体电容202的石墨烯负极和相邻单体电容202的石墨烯负极通过内极耳203一体连接；
两个外极耳204，所述两个外极耳204分别与首端单体电容202和尾端单体电容202相连；以及
外包装205，所述外包装205用于对所述电容器本体进行封装。
进一步地，所述单体电容202中石墨烯正极、石墨烯负极及内极耳203是通过激光照射同一聚合物薄膜衬底的表面形成的。本发明的石墨烯超级电容器，无需额外的内极耳连接工艺。
较为优选的，所述聚合物薄膜衬底为聚酰亚胺薄膜或聚醚酰亚胺薄膜。经CO2红外激光器的照射，所述聚合物薄膜衬底表面形成多孔的石墨烯。其中，多孔石墨烯的碳原子构成微米级或纳米级的五边形-七边形多晶晶格，晶格之间相互连接，具有超大比表面积、较好的导电性以及电化学稳定性等特点，因此所述聚合物薄膜衬底表面形成的多孔石墨烯既可以作为电容器电极材料，也可以作为内极耳使用，极大的提高了电容器的电化学性能。
进一步地，所述单体电容的202石墨烯正极和石墨烯负极呈现叉指状、平行条状、螺旋状或其组合形状中的任一种。
较为优选的，所述石墨烯正极和石墨烯负极的形状为叉指状。采用叉指状的石墨烯电极可以增加电极的单侧有效面积，从而增加石墨烯超级电容器的电容量。
图5示出了本发明实施例提供的内部并联的除去外包装的石墨烯超级电容器的结构示意图，石墨烯电极形状为叉指状，本领域技术人员能够理解的是，石墨烯超级电容器的石墨烯电极也可以为其它的形状。其中，21为外极耳，22为电解液，23为石墨烯电极，24为内极耳；其中，该电容器本体包括2个单体电容及2个内极耳24，其中，所述2个单体电容中相邻单体电容之间通过内极耳24并联连接，其中，所述单体电容包括石墨烯电极23和电解液22；电容器本体首尾两端，分别与一个外极耳21连接。
本发明提供的内部并联的石墨烯超级电容器，石墨烯电极无需额外导电剂、粘合剂等浆料原料制备，工艺简单，且电容器本体无需额外的隔膜及内极耳，石墨烯电极材料与内极耳一体连接，极大的节省了材料。
根据本发明的另一方面，提供了一种石墨烯超级电容器，如图6所示，包括电容器本体，所述电容器本体为第一电容器本体301和第二电容器本体401的组合。
进一步地，所述第一电容器本体301包括多个单体电容302及内极耳303，其中，所述多个单体电容中相邻单体电容302之间通过内极耳303串联连接，所述单体电容302包括石墨烯正极、石墨烯负极和电解液，所述单体电容302的石墨烯正极和第一相邻单体电容302的石墨烯负极通过内极耳303一体连接，所述单体电容302的石墨烯负极和第二相邻单体电容302的石墨烯正极通过内极耳303一体连接；所述第二电容器本体401包括多个单体电容402及内极耳403，其中，所述多个单体电容中相邻单体电容402之间通过内极耳403并联连接，所述单体电容402包括石墨烯正极、石墨烯负极和电解液，所述单体电容402的石墨烯正极和相邻单体电容402的石墨烯正极通过内极耳403一体连接，所述单体电容402的石墨烯负极和相邻单体电容402的石墨烯负极通过内极耳403一体连接。
其中，本发明对第一电容器本体和第二电容器本体的个数、单体电容的个数及单体电容的连接关系没有特别限定，本领域的技术人员可根据实际需要对其进行调整。
进一步地，所述石墨烯正极、石墨烯负极及内极耳是通过激光照射同一聚合物薄膜衬底的表面形成的。
进一步地，所述石墨烯正极和石墨烯负极呈现叉指状、平行条状、螺旋状或其组合形状中的任一种。
根据本发明的又一方面，提供了一种石墨烯超级电容器的制备方法，如图7所示，包括：
步骤S110：将聚合物薄膜衬底固定在基材上；
步骤S120：采用CO2红外激光器照射聚合物薄膜衬底，得到图形化的石墨烯正极、石墨烯负极和内极耳；
步骤S130：裁切出石墨烯正极、石墨烯负极和内极耳；
步骤S140：涂覆电解液形成多个单体电容，其中所述多个单体电容中相邻单体电容之间通过内极耳连接；
步骤S150：安装外极耳后进行一次性封装，获得石墨烯超级电容器。
本发明提供的石墨烯超级电容器的制备方法，采用CO2红外激光器照射聚合物薄膜衬底的方式，制备石墨烯正极、石墨烯负极及内极耳。在激光照射前可通过预定参数(如石墨烯电极及内极耳一体连接情况、石墨烯正负极之间距离等)来设计具有预定形状的石墨烯电极及内极耳。其中，石墨烯电极的形状包括但不限于叉指状、平行条状、螺旋状及其组合形状中的任一种。
本发明实施例提供的一种石墨烯超级电容器的制备方法，包括如下步骤：
步骤S210：将聚合物薄膜衬底固定在基材上；
较为优选的，聚合物薄膜衬底包括但不限于聚酰亚胺薄膜和聚醚酰亚胺薄膜。
对基材的选择没有特别限定，本领域的技术人员可根据实际需要对其进行调整。较为优选的，所述基材为玻璃或亚克力板。
进一步地，还包括清理基材步骤，即：将基材放入盛有酒精的容器内，再把容器放入超声波清洗机进行超声波清洗，然后用水代替酒精重复上述步骤，以便清除基材表面的灰尘。
将聚合物薄膜衬底采用公知的方法固定在基材上，在此不对固定方法做进一步限定。
步骤S220：采用CO2红外激光器照射聚合物薄膜衬底，得到图形化的石墨烯正极、石墨烯负极和内极耳；
本步骤的作用在于：一方面，将聚合物薄膜衬底表面激光照射成预设尺寸的石墨烯电极及内极耳；另一方面，使绝缘的聚合物薄膜衬底表面经激光照射形成导电的多孔石墨烯电极及内极耳。
进一步地，所述CO2红外激光器的功率为2-10mW，激光器扫速为1-5mm/s，若激光器功率及扫描速度小于此范围，则无法形成石墨烯材料，若激光器功率及扫描速度超出此范围，则石墨烯会从聚合物薄膜衬底表面剥落，结构缺损，无法作为电极使用。
此外，CO2红外激光器的功率控制在2-10mW可以保证聚合物薄膜衬底部分地被激光照射成石墨烯，即：靠近CO2红外激光器的部分被照射成石墨烯，而靠近基材的聚合物薄膜衬底未被照射成石墨烯，其成分仍为绝缘的聚合物。
优选的，所述CO2红外激光器的功率为3mW，激光器扫速为2mm/s，此时得到的石墨烯结构最完整，利用此石墨烯做电极制备出的超级电容器电性能最佳。
进一步地，单体电容中的石墨烯正极和石墨烯负极之间的距离为0.1-0.5mm，优选为0.2mm。间距的大小可通过预先调节激光孔径的大小来实现。若间距过小，容易引起石墨烯电极间的短路，间距过大，则不利于离子在电极之间的迁移，增大石墨烯超级电容器的充放电时间。
步骤S230：裁切出石墨烯正极、石墨烯负极和内极耳；
具体地，将聚合物薄膜衬底沿着经CO2红外激光器照射得到的图形化的石墨烯正极、石墨烯负极和内极耳的外轮廓整体裁切；
步骤S240：涂覆电解液形成多个单体电容，其中所述多个单体电容中相邻单体电容之间通过内极耳连接；
进一步地，所述电解液为胶体电解液，优选为PVA/硫酸、PVA/盐酸或PVA/磷酸中的一种或多种。采用该胶体电解液一方面可以保证电解液粘结固定于石墨烯电极区域，防止电解液流动到内极耳位置，另一方面省去了额外隔膜，简化制备工艺。
步骤S250：安装外极耳后进行一次性封装，获得石墨烯超级电容器。
图8示出了本发明实施例提供的一种内部串联的石墨烯超级电容器的制备方法，下面以叉指状石墨烯电极为例进行说明，本领域的技术人员应理解的是，石墨烯电极还可以为其它形状。具体包括如下步骤：
步骤S310：将聚合物薄膜衬底固定在基材上；
较为优选的，聚合物薄膜衬底为聚酰亚胺薄膜或聚醚酰亚胺薄膜。
对基材的选择没有特别限定，本领域的技术人员可根据实际需要对其进行调整。较为优选的，所述基材为玻璃或亚克力板。
进一步地，还包括清理基材步骤，即：将基材放入盛有酒精的容器内，再把容器放入超声波清洗机进行超声波清洗，然后用水代替酒精重复上述步骤，以便清除基材表面的灰尘。
将聚合物薄膜衬底采用公知的方法固定在基材上，在此不对固定方法做进一步限定。
步骤S320：采用CO2红外激光器照射聚合物薄膜衬底，得到串联的叉指状石墨烯正极、石墨烯负极和内极耳；
石墨烯正极、石墨烯负极及内极耳通过激光照射同一聚合物薄膜衬底的表面形成。单体电容的石墨烯正极和第一相邻单体电容的石墨烯负极及内极耳是一体连接的；单体电容的石墨烯负极和第二相邻单体电容的石墨烯正极及内极耳是一体连接的。
进一步地，所述CO2红外激光器的功率为3mW，激光器扫速为2mm/s。
进一步地，石墨烯正极和石墨烯负极之间的距离为0.2mm。
步骤S330：裁切出叉指状的石墨烯正极、石墨烯负极和内极耳；
其中，采用叉指状的石墨烯电极可以增加电极的单侧有效面积，从而增加石墨烯超级电容器的电容量。
具体地，将聚合物薄膜衬底沿着经CO2红外激光器照射得到的叉指状的石墨烯正极、石墨烯负极和内极耳的外轮廓整体裁切；
步骤S340：涂覆电解液形成多个单体电容，其中所述多个单体电容中相邻单体电容之间通过内极耳串联连接；
进一步地，所述电解液为胶体电解液，优选为PVA/硫酸、PVA/盐酸或PVA/磷酸中的一种或多种。采用该胶体电解液一方面可以保证电解液粘结固定于石墨烯电极区域，防止电解液流动到内极耳位置，另一方面省去了额外隔膜，简化制备工艺。
步骤S350：安装外极耳后进行一次性封装，获得内部串联的石墨烯超级电容器。
其中，本发明采用的封装方法及封装材料均是本领域公知的，可以为铝塑膜、PPE塑胶等封装材料，在此，本发明不做过多限定。
图9示出了本发明实施例提供的一种内部并联的石墨烯超级电容器的制备方法，下面以叉指状石墨烯电极为例进行说明，本领域的技术人员应理解的是，石墨烯电极还可以为其它形状。具体包括如下步骤：
步骤S410：将聚合物薄膜衬底固定在基材上；
较为优选的，聚合物薄膜衬底为聚酰亚胺薄膜或聚醚酰亚胺薄膜。
对基材的选择没有特别限定，本领域的技术人员可根据实际需要对其进行调整。较为优选的，所述基材为玻璃或亚克力板。
进一步地，还包括清理基材步骤，即：将基材放入盛有酒精的容器内，再把容器放入超声波清洗机进行超声波清洗，然后用水代替酒精重复上述步骤，以便清除基材表面的灰尘。
将聚合物薄膜衬底采用公知的方法固定在基材上，在此不对固定方法做进一步限定。步骤S420：采用CO2红外激光器照射聚合物薄膜衬底，得到并联的叉指状石墨烯正极、石墨烯负极和内极耳；
石墨烯正极、石墨烯负极及内极耳是通过激光照射同一聚合物薄膜衬底的表面形成的。单体电容中石墨烯正极和相邻单体电容的石墨烯正极及内极耳是一体连接的；单体电容的石墨烯负极和相邻单体电容中石墨烯负极及内极耳是一体连接的。
进一步地，所述CO2红外激光器的功率为3mW，激光器扫速为2mm/s。
进一步地，石墨烯正极和石墨烯负极之间的距离为0.2mm。
步骤S430：裁切出叉指状的石墨烯正极、石墨烯负极和内极耳；
采用叉指状的石墨烯电极可以增加电极的单侧有效面积，从而增加石墨烯超级电容器的电容量。
具体地，将聚合物薄膜衬底沿着经CO2红外激光器照射得到的叉指状的石墨烯正极、石墨烯负极和内极耳的外轮廓整体裁切；
步骤S440：涂覆电解液形成多个单体电容，其中所述多个单体电容中相邻单体电容之间通过内极耳并联连接；
进一步地，所述电解液为胶体电解液，优选为PVA/硫酸、PVA/盐酸或PVA/磷酸中的一种或多种。采用该胶体电解液一方面可以保证电解液粘结固定于石墨烯电极区域，防止电解液流动到内极耳位置，另一方面省去了额外隔膜，简化了制备工艺。
步骤S450：安装外极耳后进行一次性封装，获得内部并联的石墨烯超级电容器。
其中，本发明采用的封装方法及封装材料均是本领域公知的，可以为铝塑膜、PPE塑胶等封装材料，在此，本发明不做过多限定。
图10示出了本发明实施例提供的一种内部串联-并联组合的石墨烯超级电容器的制备方法，下面以叉指状石墨烯电极为例进行说明，本领域的技术人员应理解的是，石墨烯电极还可以为其它形状。具体包括如下步骤：
步骤S510：将聚合物薄膜衬底固定在基材上；
较为优选的，聚合物薄膜衬底为聚酰亚胺薄膜或聚醚酰亚胺薄膜。
对基材的选择没有特别限定，本领域的技术人员可根据实际需要对其进行调整。较为优选的，所述基材为玻璃或亚克力板。
进一步地，还包括清理基材步骤，即：将基材放入盛有酒精的容器内，再把容器放入超声波清洗机进行超声波清洗，然后用水代替酒精重复上述步骤，以便清除基材表面的灰尘。
将聚合物薄膜衬底采用公知的方法固定在基材上，在此不对固定方法做进一步限定。
步骤S520：采用CO2红外激光器照射聚合物薄膜衬底，得到第一电容器本体和第二电容器本体的叉指状石墨烯正极、石墨烯负极和内极耳；
所述第一电容器本体和第二电容器本体的叉指状石墨烯正极、石墨烯负极及内极耳是通过激光照射同一聚合物薄膜衬底的表面形成的。所述第一电容器本体中单体电容中石墨烯正极和第一相邻单体电容的石墨烯负极及内极耳是一体连接的；单体电容的石墨烯负极和第二相邻单体电容的石墨烯正极及内极耳是一体连接的。所述第二电容器本体中单体电容石墨烯正极和相邻单体电容的石墨烯正极及内极耳是一体连接的；单体电容的石墨烯负极和相邻单体电容中石墨烯负极及内极耳是一体连接的。
进一步地，所述CO2红外激光器的功率为3mW，激光器扫速为2mm/s。
进一步地，石墨烯正极和石墨烯负极之间的距离为0.2mm。
步骤S530：裁切出叉指状的石墨烯正极、石墨烯负极和内极耳；
具体地，将聚合物薄膜衬底沿着经CO2红外激光器照射得到的叉指状的石墨烯正极、石墨烯负极和内极耳的外轮廓整体裁切；
步骤S540：涂覆电解液形成多个单体电容，其中所述多个单体电容中相邻单体电容之间通过内极耳串联或并联连接；
进一步地，所述电解液为胶体电解液，优选为PVA/硫酸、PVA/盐酸或PVA/磷酸中的一种或多种。采用该胶体电解液一方面可以保证电解液粘结固定于石墨烯电极区域，防止电解液流动到内极耳位置，另一方面省去了额外隔膜，简化制备工艺。
步骤S550：安装外极耳后进行一次性封装，获得内部串联-并联的石墨烯超级电容器。
其中，本发明采用的封装方法及封装材料均是本领域公知的，可以为铝塑膜、PPE塑胶等封装材料，在此，本发明不做过多限定。
本实施例提供的石墨烯超级电容器的制备方法，能够有效提高石墨烯超级电容器的生产效率，一次性即可完成所需石墨烯电极及内极耳，其生产工艺较涂覆以及掩模板工艺大幅度简化，易于生产。
另外，本发明中的石墨烯超级电容器能够作为微型电子器件存储元件，微型电子电路稳压元件(如物流数据跟踪等)，广泛应用于各个领域。
性能测试
本发明的内部串联和/或并联结构的石墨烯超级电容器相对于现有技术中外部串联/并联结构的石墨烯超级电容器相比极大地简化了制备工艺，只需一次封装，节省了部分封装材料及内极耳连接工艺；而且内部经过多个单体电容串联后，其电容量相比于同种方法制备的单侧有效面积相同的未内部串联结构的石墨烯超级电容器的电容量提高20～30倍。
下面通过实验证实通过本实施例提供的内部串联的石墨烯超级电容器的性能的确优于未内部串联的石墨烯超级电容器：
制备一个未内部串联的石墨烯超级电容器，其材质，制备工艺及其参数均与本发明采用上述实施例方法制备的的内部串联的石墨烯超级电容器相同，唯一不同的就是电容器本体为一个单体电容，而本发明实施例中电容器本体为4个内部串联的单体电容。
其中，两种超级电容器的电极单侧有效面积均为30mm2，石墨烯正负电极之间的间隙均为0.2mm，使用的聚合物薄膜衬底均为聚酰亚胺薄膜，激光的功率为3mW，激光器扫速为2mm/s。然后对装配好的内部串联的石墨烯超级电容器和未内部串联的石墨烯超级电容器进行充放电测试。
图11示出了本发明实施例提供的内部串联的石墨烯超级电容器的充放电数据，其中，充放电电流1mA，充放电周期为262s，充电电压为2.3V。
根据公式：电容容量＝充放电电流×充放电周期/2×充电电压，可得内部串联石墨烯超级电容器的电容为c＝1×262/2×2.3＝56.96mF。
图12示出了未内部串联的石墨烯超级电容器的充放电数据，其中，充放电电流0.2mA，充放电周期大概55s，充电电压2.3V。
根据公式：电容容量＝充放电电流×充放电周期/2×充电电压，可得未内部串联石墨烯超级电容器的电容为c＝0.2×55/2×2.3＝2.39mF。
通过计算可知，内部串联的石墨烯超级电容器的电容容量是未内部串联的石墨烯超级电容器的电容容量的24倍。通过采用内部串联结构，极大地提高了石墨烯超级电容器的电容，效果十分显著。
本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或者部分步骤可以通过程序来指令相关硬件完成。
还可以理解的是，附图或实施例中所示的装置结构仅仅是示意性的，表示逻辑结构。其中，作为分离部件显示的模块可能是或者可能不是物理上分开的。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。