一种基于石墨烯/碳纳米管气凝胶的微型超级电容器制作方法

一种基于石墨烯/碳纳米管气凝胶的微型超级电容器制作方法，将配置好的氧化石墨烯和碳纳米管的混合液注入到挤料装置中，通过三维成型得到三维微电极，经过冷冻干燥并退火还原，得到微型超级电容器产品。

根据以上方案，包括如下具体步骤：

1)用异丙醇、丙酮、乙醇和去离子水分别清洗耐高温玻璃基板；

2)将碳纳米管、氧化石墨烯和去离子水按质量比3:1:15混合，在室温下搅拌1-24h，得到搅拌均匀的石墨烯/碳纳米管混合溶液；

3)利用氧气等离子体在150-200W功率下处理耐高温玻璃基板，处理时间为10-20min；

4)将步骤2)的石墨烯/碳纳米管混合溶液注入到挤料装置中，挤出到经步骤3)处理后的耐高温玻璃基板上，通过三维成型得到三维微电极；

5)待三维微电极中石墨烯/碳纳米管混合溶液的水分挥发后，进行冷冻干燥处理，得到气凝胶叉指型微电极；

6)对步骤5)所得的气凝胶叉指型微电极进行退火还原处理，制得还原氧化石墨烯/碳纳米管气凝胶微型超级电容器。

根据以上方案，所述耐高温玻璃基板为规格为1.5cm×1.5cm。

根据以上方案，所述清洗耐高温玻璃基板的具体步骤为：异丙醇超声清洗1次，时间为15min；乙醇超声清洗2次，每次1min；丙酮超声清洗2次，每次1min；去离子水超声清洗2次，每次1min；氧气等离子体处理1次，时间为5min。

根据以上方案，所述冷冻干燥处理在冷冻干燥机中进行，利用液氮将样品迅速冷却并干燥处理3-4d。

根据以上方案，所述退火还原处理为在管式炉中于400οC下烘烤2h。

有益效果是：

1)提供了一种基于石墨烯/碳纳米管气凝胶三维微电极的制作方法，与微型超级电容器的常用制作工艺相比具有极大优势，利用三维成型工艺成型微电极，并且将氧化石墨烯和碳纳米管复合而制成的气凝胶这一高孔隙率的材料作为微电极，提高微型超级电容器储能容量的同时还可有效减轻其质量；

2)石墨烯/碳纳米管气凝胶具有很高的孔隙率，比表面积较大，从而可在一定程度上提升电容器的储能容量，经测试，该微型超级电容器在10mV s-1的扫速下，容量为16.25mF cm-2，进行5000圈的循环之后，容量保持率为89.46％，有优异的储能性能；

3)微型超级电容器可用于需要快速充放电的电子设备中，所提出的制作工艺精度高，所制得的这一基于石墨烯/碳纳米管气凝胶的微型超级电容器与目前已开发的微型超级电容器相比，具有较大的比容量和较高的机械稳定性，适于大规模生产。

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