一种石墨烯镍复合材料和使用该材料制备的石墨烯镍碳电极制造技术

本发明专利技术涉及一种石墨烯镍复合材料和使用该材料制备的石墨烯镍碳电极，其中，本发明专利技术公开了一种石墨烯镍复合材料，其特征在于：固定于镍基体的石墨烯材料片为载体，金属镍沉积于石墨烯表面。同时本发明专利技术公开了该石墨烯镍复合材料的制备方法。该石墨烯镍复合材料既具有石墨烯材料的优异导电、导热性、巨大比表面积，同时具有镍电极的电化学氧化还原反应特性。本发明专利技术还公开了使用石墨烯镍复合材料制备石墨烯镍碳电极的方法，主要有电化学沉积法、化学浸渍法、电泳沉积法，制得石墨烯镍碳电极不仅具有超级电容特性而且具有镍氢电池电极的特性，易于制成具有实用价值的超级镍氢电池。

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯镍复合材料和使用该材料制备的石墨烯镍电极
本专利技术涉及石墨烯应用
，特别涉及一种石墨烯镍复合材料和使用该材料制备的石墨烯镍电极。
技术介绍
石墨烯是目前已知的导电性能最出色的材料（103-104S/m），理论比表面积高达2630m2/g，也是目前已知最硬的材料，化学性质稳定，这些突出的性能使石墨烯在储能器件领域等方面有着广阔的发展前景。镍氢电池具有绿色无污染、免维护、安全性好、比能量与比功率高、高倍率充放电性能好、循环寿命长、低温性能好等优点，非常适合于混合动力电动车的使用，但当前的动力镍氢电池在高功率性能上仍不能完全满足混合动力电动汽车的需求，尤其是制动能量回收时的大电流充电接受能较差。近年来，人们开始将活性炭、碳纳米管、石墨烯等材料及技术应用到镍氢电池和镍电极的改进方面，也相继研发出镍碳电极和镍碳超级电容器等。中国专利申请号：201210538083用石黑烯浆对镍电极表面进行二次涂履，对负极骨架进行预处理，制备具有良好的高温充电性能、高倍率放电性能和较长循环寿命的镍氢动力电池。中国专利申请号：201210504158，利用氧化石墨烯溶液制备了石墨烯负载纳米镍复合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯镍复合材料，其特征在于：固定于镍基体的石墨烯材料片为载体，金属镍沉积于石墨烯表面。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯镍复合材料的制备方法，包括步骤如下：步骤1：将膨胀石墨薄片的一面固定于镍金属上，另一面在电解质溶液中作为阳极通电，制得固定于镍基体的石墨烯材料片；步骤2：对固定于镍基体的石墨烯材料片，进行清洗、烘干并在镍基体上粘胶带纸；步骤3：将步骤2预处理后的固定于镍基体的石墨烯材料片作为阴极，石墨电极或金属电极作为阳极，置于硫酸溶液中通电，使得镍基体表面的石墨烯得到活化；步骤4：通过脉冲电镀、化学镀或者离子溅射方法在镍基体表面的石墨烯的表面沉积镍，制得石墨烯镍复合材料。2.如权利要求1所述的一种石墨烯镍复合材料的制备方法，其特征在于步骤2所述的清洗为以下方法中的一种或几种组合：碱洗、酸洗、有机溶剂洗、水洗。3.如权利要求2所述的石墨烯镍复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1所述的固定于镍基体的石墨烯材料片是指将膨胀石墨薄片一面通过电镀沉积镍，另一面在有机电解质溶液中作为阳极通电，进一步插层膨胀剥离制成固定于镍基体的石墨烯材料片。4.如权利要求2所述的石墨烯镍复合材料的制备方法，其特征在于，步骤3所述的固定于镍基体的石墨烯材料片的活化，是将步骤2预处理后的固定于镍基体的石墨烯材料片放入1-18mol/L硫酸溶液中通直流电，时间为1-60分钟，电压为1-10V。5.如权利要求2所述的石墨烯镍复合材料的制备方法，其特征在于，步骤4所述的固定于镍基体的石墨烯材料片表面沉积镍，是指通过脉冲电镀，即通过控制脉冲电流和时间，每平方分米面积上大电流为30mA-30A，时间为1ms-100s；每平方分米面积上小电流为3mA-3A，时间为1ms-100s，大小电流交替，在镀镍溶液中循环脉冲电镀0.01-10小时，制得石墨烯镍复合材料。6.如权利要求2所述的石墨烯镍复合材料的制备方法，其特征在于，步骤4所述的固定于镍基体的石墨烯材料片表面沉积镍，是指通过化学镀，即将镍基体石墨烯放置于化学镀镍溶液中，pH值为4-10，温度为20-95℃，时间为10-3600秒，制得石墨烯镍复合材料。7.如权利要求2所述的石墨烯镍复合材料的制备方法，其特征在于，步骤4所述的固定于镍基体的石墨烯材料片表面沉积镍，是指通过离子溅射方法，即在真空容器内，溅射电压为0-1500V，溅射电流0-200mA，使镍原子溅射到样品的表面，制得石墨烯镍复合材料。8.如权利要求2所述的石墨烯镍复合材料的制备方法，其特征在于，步骤如下：1)取一块柔性膨胀鳞片石墨洗涤、烘干，利用辊压机逐渐调节间隙进行反复压延，压延过程中同时进行辅助加热，增加石墨的柔性，压延直到石墨片厚度达到0.05mm，即得到膨胀石墨薄片；2)将膨胀石墨薄片作为阴极，镍片作为阳极，置于镍电镀液中，55℃下，每平方分米面积上以2A电流，电镀5小时，在膨胀石墨薄片表面镀上金属镍；3)将镀金属镍的膨胀石墨一面作为阳极，石墨电极作为阴极，在四氟硼酸四乙基铵为电解质的有机电解液中，施加4.2V直流电压，20min，制得固定于镍金属基体的石墨烯材料片；4)将固定于镍基体的石墨烯材料片，经过丙酮清洗、95℃水洗、烘干后，在镍基体上粘胶带纸；5)将预处理后的固定于镍基体的石墨烯材料片作为阴极，石墨电极作为阳极，置于5mol/L硫酸溶液中，控制直流电压为2.1V，通电10分钟，使得镍基体表面的石墨烯得到活化；6)活化后的固定于镍基体的石墨烯材料片置于电镀镍液中，通过控制脉冲电流和时间，每平方分米面积上大电流为3A，时间为20秒，每平方分米面积上小电流为0.1A，持续时间10秒，大小电流交替，在电镀镍溶液中循环脉冲电镀1小时，制得石墨烯镍复合材料。9.如权利要求2所述的石墨烯镍复合材料的制备方法，其特征在于，步骤如下：1)取一块柔性膨胀鳞片石墨洗涤、烘干，利用辊压机逐渐调节间隙进行反复压延，压延过程中同时进行辅助加热，增加石墨的柔性，压延直到石墨片厚度达到0.025mm，即得到膨胀石墨薄片；2)将膨胀石墨薄片作为阴极，镍片作为阳极，置于镍电镀液中，室温下，每平方分米面积上以3A电流，电镀3小时，在膨胀石墨薄片表面镀上金属镍；3)将镀金属镍的膨胀石墨一面作为阳极，石墨电极作为阴极，在四氟硼酸四乙基铵为电解质的有机电解液中，施加4.2V直流电压，20min，制得固定于镍金属基体的石墨烯材料片；4)将固定于镍基体的石墨烯材料片，经过碳酸丙烯酯清洗、95℃水洗、烘干后，在镍基体上粘胶带纸；5)将预处理后的固定于镍基体的石墨烯材料片作为阴极，石墨电极作为阳极，置于10mol/L硫酸溶液中，控制直流电压为2V，通电5分钟，使得镍基体表...

【专利技术属性】
技术研发人员：王坚，黄兵，焦昌梅，
申请(专利权)人：盐城市新能源化学储能与动力电源研究中心，
类型：发明
国别省市：江苏;32