摘要
随着柔性显示、可穿戴显示电子器件需求的不断增大，柔性储能设备的需求也飞速增长,具有体积小、高性能且安全的超级电容器就成为了储能设备研究的热点，石墨烯作为超级电容器的主要电极材料也受到了广泛的关注。虽然，近年有很多关于设计和制备超级电容器的微加工技术，并取得了不错的进展，但是仍然有制备过程复杂，制备的柔性超级电容器基底不稳定，或比电容较低的缺点，不能较好的满足实际环境下的应用。在此背景下，本论文开发了一种激光诱导石墨烯材料电极的方法，用于简单的制备能实现快速充放电、高弯曲性能、高比电容的可集成柔性超级电容器，主要内容如下： （1）以聚酰亚胺前驱体溶液为原料，使用涂覆器将聚酰亚胺前驱体溶液均匀的涂覆在所需的衬底上（如布料、纸张等），使用鼓风烘箱将聚酰亚胺前驱体溶液烘干得到薄膜，然后绘制好电极形状，通过激光诱导聚酰亚胺薄膜而制成的石墨烯电极，然后涂覆电解液导出电极，最后封装即可得到基于激光诱导石墨烯电极的柔性超级电容器。其电化学特性表明石墨烯柔性超级电容器具有2.4mF/cm2的高面积比电容，有着良好的柔韧性且弯曲过程几乎没有比容量的损失，以及优异的串联特性。 （2）通过在石墨烯电极加入赝电容材料以及碳基材料，利用其高比容量的特性来进一步提升制备的超级电容器的面积比电容。使用在聚酰亚胺前驱体溶液中加入六水合氯化钴的掺杂方式，在激光诱导石墨烯的过程中同时利用高温空气的条件，制备得到含有四氧化三钴的石墨烯复合电极，然后经过加入电解质封装得到石墨烯复合电极柔性超级电容器，通过测其电化学特性，石墨烯复合电极柔性超级电容器达到10.9mF/cm2的高面积比电容，并且有着出色的循环稳定性，在0.08mA/cm2扫描频率下，经过10000次循环电容的保持率仍有97.8%。石墨烯复合电极柔性超级电容器在多次弯曲状态下几乎没有电容损失，表明其有着优异柔韧性和机械稳定性，并且在串并联测试中，能驱动电子表和LED灯。 本文设计的激光诱导石墨烯电极可以在多种衬底上制备出具有高比电容，优异稳定性以及超长循环寿命的柔性平面超级电容器，能很好的满足未来各种可穿戴电子器件的储能需求。并且本文制备的激光诱导石墨烯电极制备柔性超级电容器的方法具有制备成本低、可集成性好的特点，为大规模制备不同碳基材料的柔性超级电容器提供了研究思路。
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