透明超级电容器电极的制备及其电化学性能研究

第34卷第2期

硅酸盐通报Vol．34No．22015年2月BULLETIN OF THE CHINESE CEＲAMIC SOCIETY February ，2015透明超级电容器电极的制备及其电化学性能研究

黄国集，张红，王宏志，张青红，李耀刚

（东华大学材料科学与工程学院，上海201620）

摘要：超级电容器因其充电速度快、使用寿命长、

无污染以及免维护等特征，已经受到了越来越多国内外研究者的关注。本文研究了使用氧化铟锡-聚对苯二甲酸乙二醇酯（ITO-

PET ）导电薄膜和氧化石墨烯制备透明电极的方法。采用电沉积法将氧化石墨烯沉积到ITO-PET 透明导电薄膜的表面制备得到电极材料，并研究其性能。

关键词：超级电容器；透明性；柔性；电化学性能

中图分类号：O64文献标识码：A 文章编号：1001-

1625（2015）2-0405-04Preparation of Transparent Supercapacitor Electrodes and Ｒesearch on Its

Electrochemical Capacitive Behaviors

HUANG Guo-ji ，ZHANG Hong ，WANG Hong-zhi ，ZHANG Qing-hong ，LI Yao-gang

（College of Materials Science and Engineering ，Donghua University ，Shanghai 201620，China ）

Abstract ：Supercapacitor has received more and more attention from researchers both at home and abroad ，because of fast charging and discharging rate ，long using life ，no pollution and maintenance free．In this paper ，it was mainly presented that the conducting film Indium-Tin Oxide-Polyethylene Terephthalate （ITO-PET ）and graphene oxide were used to produce electrode materials for assembly of the transparent electrodes．Graphene oxide sheets were attached to the surface of the transparent conducting film ITO-PET by using an electrodepositing method ，and their electrochemical capacitive behaviors were studied．

Key words ：supercapacitor ；transparent ；flexible ；electrochemical characterization

作者简介：黄国集（1991-），男，硕士研究生．主要从事石墨烯的宏观构筑及性能方面的研究．

1引言

超级电容器也称电化学电容器，是一种介于传统电容器和充电电池之间的新型储能装置，它通过极化电

解质来储能，其电容量可达几百至上千法拉每克［1，2］。电化学电容器有许多分类，按照电极材料的不同可以

分为金属氧化物电化学电容器和导电性高分子聚合物电化学电容器，即法拉第准电容

［3-5］。对于电化学电容器，其存储电荷的过程不仅仅包括双电极上的存储，而且还包括电解液中离子在电极活性物质中由于氧化还原反应导致的电荷在电极中的存储，使其在电子器件等领域具有广阔的应用前景。随着当今现代社会科技的迅猛发展，特别是可穿戴等电子器件的提出，生产质轻以及高性能的透明电容器变得很紧迫。然而，目前大多数超级电容器存在不透明的等缺陷，所以，开展对透明的超级电容器电极的制备及其性能关系的研究，

对于充分发挥超级电容器的优异性能具有重要意义

［6-8］。2实

验2．1实验原料及仪器

406专题论文硅酸盐通报第34卷

20mmˑ30mm ITO-PET柔性导电薄膜，氧化石墨烯，高氯酸锂，AL204电子天平，FS-300超声波处理器，Nicolet6700傅里叶变换红外光谱仪（FTIＲ）以及S-4800场发射扫描电子显微镜（FE-SEM），101-1A电热鼓风干燥箱，辰华电化学工作站，DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器。

2．2实验过程

2．2．1透明柔性电极的制备

将ITO-PET柔性导电薄膜裁剪成2．5cmˑ5cm的样品，放入250mL烧杯中依次用丙酮、无水乙醇和超纯水超声清洗15min后取出60ħ烘干，得到干净的ITO-PET柔性导电薄膜。取45mL溶度为5mg/mL的氧化石墨烯（GO）分散液，加入1mol/L的高氯酸锂（LiClO4）溶液5mL配制成50mL的氧化石墨烯电沉积溶液。使用1V的恒压电沉积法将ITO-PET柔性导电薄膜作为阳极材料放入制备好的氧化石墨烯电沉积溶液中进行电沉积。电沉积时间分别为10s、20s、30s、40s、50s以及60s。电沉积完后，立刻放入1mol/L的高氯酸锂（LiClO4）溶液中进行还原，使用“多电位阶跃”法，实验时间为30s。将还原后的电极取出放入超纯水中浸泡清洗，然后取出常温干燥得到透明柔性电极。

2．2．2分析测试

将制备的电极放到0．5mol/L的Na2SO4电解液中，使用辰华CHI760D电化学工作站测试系统进行电化学性能测试。

3结果与讨论

3．1红外谱图测试

图1（a）不同电沉积时间电极的红外谱图；（b）氧化石墨烯（GO）的红外光谱图

Fig．1（a）The FTIＲspectra of the electrode at different electrodeposition time；（b）the FTIＲspectra of GO

使用傅里叶变换红外光谱仪来测试电极表面的石墨烯结构，测试的波长范围在500 3000cm－1，测试结果如图1所示。图1a是不同电沉积时间的电极测试得到的红外光谱图，图1b是氧化石墨烯的红外光谱图。从以上两张图比较可以看出，图1b中氧化石墨烯在1725cm－1左右有一个很强的C=O的伸缩振动峰，然而在图1a中并没有看到这么明显伸缩振动峰；氧化石墨烯在1630cm－1处的一个吸收峰和1050cm－1处的C-O-C变形振动也已经减弱［1-3］，因此可以看出，原本电沉积在ITO-PET柔性导电薄膜表面的氧化石墨烯已经完全被还原成石墨烯。

3．2电镜形貌图

使用扫描电子显微镜对制作出的电极样品上的石墨烯的形貌进行观察。如图2所示。图2为不同电沉积时间的电极上的石墨烯形貌。从图中可以看出，石墨烯呈片状成功的长在ITO-PET柔性导电薄膜表面上，而且随着电沉积时间的增加，石墨烯在表面上分布的越多，也相对越来越均匀。

3．3光透过率

使用TU-1901Lambda950固体紫外可见光光度计来测试不同电沉积时间的电极的光透过率。测试使用的波长范围为可见光波长范围400 800nm，并用ITO-PET柔性导电薄膜作为参比来分析电沉积时间的长