一种石墨炔/聚乙烯醇复合薄膜及其制备方法和应用、超级电容器

本发明属于电容器，具体涉及一种石墨炔/聚乙烯醇复合薄膜及其制备方法和应用、超级电容器。

背景技术：

1、随着便携式电子设备、可穿戴设备和电动交通工具的高速发展，人们对各种电子设备的储能装置要求也越来越高。因此，电化学器件受到了极大关注，特别是超级电容器。作为一种新型储能装置，超级电容器具有功率密度高、使用寿命长和绿色环保等特点。它桥接了传统静电电容器的高功率输出和电池/燃料电池的高能量储存的功能，被认为是未来理想化学电源，具有广阔的应用前景和巨大的经济效益。

2、超级电容器自身也存在一些缺点，如其能量密度较低，这极大地限制了超级电容器的应用。当前改善超级电容器的能量密度最便捷的方法就是使用电解液添加剂。电解液添加剂的加入能减小电解液的内阻，有效地提高超级电容器的比电容，并且电解液添加剂使用方便，不需改变现有超级电容器的结构及工艺条件。但是随着电解液添加剂超级电容器的拓展，也带来了一些缺点，例如：电解液添加剂(对苯二酚)在两电极间的迁移引起的自放电对超级电容器的能量储存能力、循环稳定性等都有重大影响。

3、隔膜是超级电容器最重要的部件之一，在充放电过程期间，隔膜允许离子自由通过，但电子不自由通过，保证了超级电容器(scs)的安全运行。但是现有的商业膜主要是聚丙烯膜，其孔径较大，能够使电解液活性物质穿过隔膜，从而造成自放电过快。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种石墨炔/聚乙烯醇复合薄膜及其制备方法和应用、超级电容器，本发明提供的石墨炔/聚乙烯醇复合薄膜的孔径结构能够抑制电解液添加剂的迁移，从而抑制电解液添加剂在两电极间的迁移引起的自放电，其作为隔膜组成的超级电容器具有高比电容、比电容保持率和循环稳定性。

2、为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

3、本发明提供了一种石墨炔/聚乙烯醇复合薄膜，包括聚乙烯醇薄膜和负载在所述聚乙烯醇薄膜表面的石墨炔层；

4、所述石墨炔层的厚度为0.7～1.9μm；所述石墨炔层的孔径为

5、优选的，所述聚乙烯醇薄膜的厚度为10μm；

6、所述石墨炔/聚乙烯醇复合薄膜的直径为14～15cm。

7、优选的，所述聚乙烯醇薄膜和石墨炔层的质量比为1200:(20～40)。

8、本发明还提供了上述技术方案所述石墨炔/聚乙烯醇复合薄膜的制备方法，包括以下步骤：

9、提供铜负载石墨炔薄膜，所述铜负载石墨炔薄膜包括铜片和负载在所述铜片上的石墨炔薄膜；

10、将聚乙烯醇水溶液覆在所述铜负载石墨炔薄膜的表面，干燥后去除铜片，得到石墨炔/聚乙烯醇复合薄膜。

11、优选的，所述铜负载石墨炔薄膜的制备方法为：在保护气体和避光的条件下，将六炔基苯的溶液滴加至装有铜片的碱性有机溶剂中，进行亲核加成反应，得到铜负载石墨炔薄膜。

12、优选的，所述六炔基苯的溶液所用的试剂为吡啶；所述六炔基苯的溶液中六炔基苯的浓度为0.4～0.75mg/ml。

13、优选的，所述亲核加成反应的温度为50～55℃，时间为2～3d。

14、优选的，所述聚乙烯醇水溶液中聚乙烯醇的质量浓度为8％。

15、本发明还提供了上述技术方案所述石墨炔/聚乙烯醇复合薄膜或上述技术方案所述制备方法制备的石墨炔/聚乙烯醇复合薄膜在超级电容器中的应用。

16、本发明还提供了一种超级电容器，包括集流体、电极片、电解液和隔膜，所述隔膜为上述技术方案所述石墨炔/聚乙烯醇复合薄膜或上述技术方案所述制备方法制备的石墨炔/聚乙烯醇复合薄膜。

17、本发明提供了一种石墨炔/聚乙烯醇复合薄膜，包括聚乙烯醇薄膜和负载在所述聚乙烯醇薄膜表面的石墨炔层；所述石墨炔层的厚度为0.7～1.9μm；所述石墨炔层的孔径为。本发明提供的石墨炔/聚乙烯醇复合薄膜中石墨炔的孔径能够阻挡电解液添加剂的通过，抑制电解液添加剂在两电极间的迁移引起的自放电，将其作为超级电容器的隔膜，能提高超级电容器的比电容保持率、比电容和循环稳定性。

18、本发明还提供的上述石墨炔/聚乙烯醇复合薄膜的制备方法，该方法工艺简便，并且可以大规模制备，具有产业化前景。

技术特征：

1.一种石墨炔/聚乙烯醇复合薄膜，其特征在于，包括聚乙烯醇薄膜和负载在所述聚乙烯醇薄膜表面的石墨炔层；

2.根据权利要求1所述的石墨炔/聚乙烯醇复合薄膜，其特征在于，所述聚乙烯醇薄膜的厚度为10μm；

3.根据权利要求1所述的石墨炔/聚乙烯醇复合薄膜，其特征在于，所述聚乙烯醇薄膜和石墨炔层的质量比为1200:(20～40)。

4.权利要求1～3任一项所述石墨炔/聚乙烯醇复合薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述铜负载石墨炔薄膜的制备方法为：在保护气体和避光的条件下，将六炔基苯的溶液滴加至装有铜片的碱性有机溶剂中，进行亲核加成反应，得到铜负载石墨炔薄膜。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述六炔基苯的溶液所用的试剂为吡啶；所述六炔基苯的溶液中六炔基苯的浓度为0.4～0.75mg/ml。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述亲核加成反应的温度为50～55℃，时间为2～3d。

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯醇水溶液中聚乙烯醇的质量浓度为8％。

9.权利要求1～3任一项所述石墨炔/聚乙烯醇复合薄膜或权利要求4～9任一项所述制备方法制备的石墨炔/聚乙烯醇复合薄膜在超级电容器中的应用。

10.一种超级电容器，包括集流体、电极片、电解液和隔膜，其特征在于，所述隔膜为权利要求1～3任一项所述石墨炔/聚乙烯醇复合薄膜或权利要求4～9任一项所述制备方法制备的石墨炔/聚乙烯醇复合薄膜。

技术总结
本发明属于电容器技术领域，具体涉及一种石墨炔/聚乙烯醇复合薄膜及其制备方法和应用、超级电容器。本发明提供的石墨炔/聚乙烯醇复合薄膜，包括聚乙烯醇薄膜和负载在所述聚乙烯醇薄膜表面的石墨炔层；所述石墨炔层的厚度为0.7～1.9μm；所述石墨炔层的孔径为本发明提供的石墨炔/聚乙烯醇复合薄膜中石墨炔的孔径能够阻挡活性电解质的通过，将其作为超级电容器的隔膜，能够明显抑制超级电容器的自放电，提高其比电容保持率、比电容和循环稳定性。

技术研发人员：郭继玺,梁娜,刘辉彪,贾殿赠
受保护的技术使用者：新疆大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16