本发明属于凝胶电解质的制备技术领域,具体涉及一种氧化石墨烯掺杂凝胶电解质的制备方法。
背景技术:
可穿戴能源设备等柔性电子器件的兴起,对电解质的性能提出了更高的要求。开发具有高柔韧性、可拉伸-压缩、高离子电导率,同时兼具高功率密度、较快充放电速率和长循环使用寿命等优点的凝胶电解质成为该领域的迫切需求。凝胶电解质兼具液态和固态电解质的优点,成为一种比较理想的电解质材料。在柔性电子器件的制备中,既需要避免两个电极接触,又需要减小两电极间的距离,但目前的凝胶电解质还存在一定的限制,这就阻碍了柔性电子器件的进一步发展。
石墨烯是一种新型的二维材料,其具有巨大的比表面积、高的导电率、强的耐酸碱性等优异的性能,因此石墨烯在新能源材料领域的应用十分广阔。在凝胶电解质中加入氧化石墨烯作为添加剂,可以原位在电极中间形成,类似隔膜的多孔介电层,在保证电解液电荷传递时,有效避免了柔性电容器件在装配和使用中形变造成的电极接触,从而引发的短路现象,然而目前尚没有该方面的相关研究报道。
技术实现要素:
本发明解决的技术问题是提供了一种氧化石墨烯掺杂凝胶电解质的制备方法,该方法制得的氧化石墨烯掺杂凝胶电解质结合石墨烯与高聚物的性能,是一种韧性好且具有隔膜功能的凝胶电解质。
本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案,一种氧化石墨烯掺杂凝胶电解质的制备方法,其特征在于具体步骤为:
步骤s1:采用hummer法制备氧化石墨烯水溶液,再通过稀释配制成1-5mg/ml的氧化石墨烯水溶液;
步骤s2:在步骤s1稀释后的氧化石墨烯水溶液中加入高聚物聚乙烯醇或聚丙烯腈,于80-90℃搅拌溶解形成均一混合溶液;
步骤s3:在步骤s2得到的均一混合溶液中加入电解质,搅拌3-6小时得到黑褐色均一的氧化石墨烯掺杂凝胶电解质,其中电解质为浓硫酸、磷酸、高氯酸锂、氢氧化钾或氢氧化钠中的一种或多种。
进一步优选,步骤s2中所述氧化石墨烯与高聚物的质量比为0.02-0.15:6。
进一步优选,步骤s3中所述电解质的添加质量为均一混合溶液质量的5%-20%。
本发明制备方法简单,反应条件温和,制得的氧化石墨烯掺杂凝胶电解质具有良好的柔韧性,同时氧化石墨烯可以作为多孔介电层,避免柔性电子器件两极的接触,进而减少漏电现象,并且具有隔膜功能,使其能够很好的应用于柔性电子器件。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明,但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例,凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
步骤s1:采用hummer法制备氧化石墨烯水溶液,再通过稀释配制成2mg/ml的氧化石墨烯水溶液;
步骤s2:在10ml步骤s1稀释后的氧化石墨烯水溶液中加入1g高聚物聚乙烯醇,于85℃搅拌溶解形成均一混合溶液;
步骤s3:在步骤s2得到的均一混合溶液中加入电解质磷酸,其中电解质磷酸的添加质量为均一混合溶液质量的5%,搅拌3小时得到黑褐色均一的氧化石墨烯掺杂凝胶电解质。
实施例2
步骤s1:采用hummer法制备氧化石墨烯水溶液,再通过稀释配制成1mg/ml的氧化石墨烯水溶液;
步骤s2:在10ml步骤s1稀释后的氧化石墨烯水溶液中加入3g高聚物聚乙烯醇,于90℃搅拌溶解形成均一混合溶液;
步骤s3:在步骤s2得到的均一混合溶液中加入电解质浓硫酸,其中电解质浓硫酸的添加质量为均一混合溶液质量的10%,搅拌4小时得到黑褐色均一的氧化石墨烯掺杂凝胶电解质。
实施例3
步骤s1:采用hummer法制备氧化石墨烯水溶液,再通过稀释配制成5mg/ml的氧化石墨烯水溶液;
步骤s2:在10ml步骤s1稀释后的氧化石墨烯水溶液中加入2g高聚物聚丙烯腈,于80℃搅拌溶解形成均一混合溶液;
步骤s3:在步骤s2得到的均一混合溶液中加入电解质氢氧化钾,其中电解质氢氧化钾的添加质量为均一混合溶液质量的20%,搅拌6小时得到黑褐色均一的氧化石墨烯掺杂凝胶电解质。
以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点,本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明原理的范围下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进均落入本发明保护的范围内。