石墨烯纸集流体以及制备方法及超级电容器技术

一种石墨烯纸集流体的制备方法，所述方法包括以下步骤：将膨胀石墨与纯水参照预定比例混合，通过低速搅拌和高速分散得到混合料；在混合料中加入纯水进行稀释并添加活性剂，搅拌后通过一次剪切和二次剪切以进行机械剥离，得到混合浆料；将混合浆料通过高压均质工艺进行破碎，然后再进行超声震荡处理，得到石墨烯混合浆料；采用冷冻干燥工艺对石墨烯混合浆料进行固液分离处理，得到石墨烯粉体；对石墨烯粉体进行模压处理，得到石墨烯纸集流体。上述石墨烯纸集流体的制备方法，工艺过程操作简单，无化学反应过程，绿色生产无环境污染，制备的石墨烯纸集流体具有大的比表面积，增大了活性物质的储存量，大大提高的超级电容器的容量及性能。性能。

【技术实现步骤摘要】
石墨烯纸集流体以及制备方法及超级电容器


[0001]本申请涉及电极材料领域，尤其涉及一种石墨烯纸集流体以及制备方法及超级电容器。

技术介绍

[0002]通常超级电容器的主要由电极活性物质层、电解质、隔薄膜、集流体、外壳等组装而成。集流体是一种汇集电流的结构或零件，主要功能是将电池活性物质产生的电流汇集起来，提供电子通道，加快电荷转移，提高充放电库伦效率。作为集流体需要满足电导率高、机械性能好、质量轻等特点，由于石墨烯的优异的光学、电学、力学特性，人们将石墨烯运用在集流体上。目前市面上的石墨烯纸主要以化学方法制备路线为主，需要引入化学试剂如浓酸、高锰酸钾、还原剂、各类有机溶剂等，制备环节复杂并且存在缺陷，一方面是氧化石墨烯会破坏石墨烯的共轭结构，使石墨烯的导电性、力学性能大幅降低；另一方面是涉及化学试剂废弃污染的问题，工艺过程中的废弃酸碱会造成环境污染，同时存在安全隐患。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，有必要提供一种石墨烯纸集流体以及制备方法及超级电容器，其制备方法简单，无化学反应过程，制备出的石墨烯纸的电学和力学性能优异。
[0004]本申请的实施例提供一种石墨烯纸集流体的制备方法，所述方法包括以下步骤：
[0005]将膨胀石墨与纯水参照预定比例混合，通过低速搅拌和高速分散得到混合料；
[0006]在混合料中加入纯水进行稀释并添加活性剂，搅拌后通过一次剪切和二次剪切以进行机械剥离，得到混合浆料；
[0007]将混合浆料通过高压均质工艺进行破碎，然后再进行超声震荡处理，得到石墨烯混合浆料；
[0008]采用冷冻干燥工艺对石墨烯混合浆料进行固液分离处理，得到石墨烯粉体；
[0009]对石墨烯粉体进行模压处理，得到石墨烯纸集流体。
[0010]进一步的，在本申请的一些实施例中，所述预定比例为1:2～1:3。
[0011]进一步的，在本申请的一些实施例中，所述活性剂为聚乙烯吡咯烷酮和胆酸钠的组合，聚乙烯吡咯烷酮与胆酸钠加入比例为2:1。
[0012]进一步的，在本申请的一些实施例中，所述活性剂的添加总量为1
‰
～1.5
‰
。
[0013]进一步的，在本申请的一些实施例中，所述混合料中加入纯水进行稀释，其中混合料的浓度为7.5％～12％。
[0014]进一步的，在本申请的一些实施例中，所述低速搅拌的转速为40～80rpm，所述高速分散的转速为1500～4000rpm，所述一次剪切的转速为3000～6000rpm，剪切时间为2～3h，所述二次剪切的转速为8000～14000rpm，剪切时间为8～20h。
[0015]进一步的，在本申请的一些实施例中，高压均质处理的压力为750～1800bar，循环的次数为15～25次。
[0016]进一步的，在本申请的一些实施例中，所述冷冻干燥工艺包括：
[0017]将超声震荡处理后的石墨烯混合浆料冷冻至-45℃以下，加热升华，每小时升温5～8℃，达到35℃后保温2小时，得到石墨烯粉体。
[0018]本申请的实施例还提供一种采用上述石墨烯纸集流体的制备方法制备的石墨烯纸集流体，所述石墨烯纸集流体比表面积为1450～1500
㎡
/g。
[0019]本申请的实施例又提供一种超级电容器，采用上述的石墨烯纸集流体制得，所述超级电容器的电压为2.7-4V，体积能量密度为16～25Wh/L。
[0020]上述石墨烯纸集流体的制备方法，工艺过程操作简单，无化学反应过程，避免化学试剂破坏石墨烯的共轭结构，使石墨烯的导电性、力学性能大幅降低，并且无需处理废弃酸碱等污染物，绿色生产无环境污染，制备的石墨烯纸集流体具有大的比表面积，增大了活性物质的储存量，大大提高的超级电容器的容量及性能。
具体实施方式
[0021]下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0022]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0023]本申请的实施例提供一种石墨烯纸集流体的制备方法，所述方法包括以下步骤：
[0024]将膨胀石墨与纯水参照预定比例混合，通过低速搅拌和高速分散得到混合料；
[0025]在混合料中加入纯水进行稀释并添加活性剂，搅拌后通过一次剪切和二次剪切以进行机械剥离，得到混合浆料；
[0026]将混合浆料通过高压均质工艺进行破碎，然后再进行超声震荡处理，得到石墨烯混合浆料；
[0027]采用冷冻干燥工艺对石墨烯混合浆料进行固液分离处理，得到石墨烯粉体；
[0028]对石墨烯粉体进行模压处理，得到石墨烯纸集流体。
[0029]本申请的实施例还提供一种采用上述石墨烯纸集流体的制备方法制备的石墨烯纸集流体，所述石墨烯纸集流体比表面积为1450～1500
㎡
/g。
[0030]本申请的实施例又提供一种超级电容器，采用上述的石墨烯纸集流体制得，所述超级电容器的电压为2.7-4V，体积能量密度为16～25Wh/L。
[0031]上述石墨烯纸集流体的制备方法，工艺过程操作简单，无化学反应过程，避免化学试剂破坏石墨烯的共轭结构，使石墨烯的导电性、力学性能大幅降低，并且无需处理废弃酸碱等污染物，绿色生产无环境污染，制备的石墨烯纸集流体具有大的比表面积，增大了活性物质的储存量，大大提高的超级电容器的容量及性能。
[0032]下面将对本申请的一些实施方式作详细说明。
[0033]本申请一实施方式中的石墨烯纸集流体的制备方法，具体包括以下步骤：
[0034]S11，将膨胀石墨与纯水参照预定比例混合，通过低速搅拌和高速分散得到混合料；
[0035]S12，在混合料中加入纯水进行稀释并添加活性剂，搅拌后通过一次剪切和二次剪切以进行机械剥离，得到混合浆料；
[0036]S13，将混合浆料通过高压均质工艺进行破碎，然后再进行超声震荡处理，得到石墨烯混合浆料；
[0037]S14，采用冷冻干燥工艺对石墨烯混合浆料进行固液分离处理，得到石墨烯粉体；
[0038]S15，对石墨烯粉体进行模压处理，得到石墨烯纸集流体。在一实施方式中，所述石墨烯纸集流体比表面积为1450～1500
㎡
/g。
[0039]在一实施方式中，所述步骤S11中的预定比例为1:2～1:3，优选为1:2。
[0040]在一实施方式中，所述步骤S11中的低速搅拌的转速为40～80rpm，高速分散的转速本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯纸集流体的制备方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：将膨胀石墨与纯水参照预定比例混合，通过低速搅拌和高速分散得到混合料；在混合料中加入纯水进行稀释并添加活性剂，搅拌后通过一次剪切和二次剪切以进行机械剥离，得到混合浆料；将混合浆料通过高压均质工艺进行破碎，然后再进行超声震荡处理，得到石墨烯混合浆料；采用冷冻干燥工艺对石墨烯混合浆料进行固液分离处理，得到石墨烯粉体；对石墨烯粉体进行模压处理，得到石墨烯纸集流体。2.如权利要求1所述的石墨烯纸集流体的制备方法，其特征在于：所述预定比例为1:2～1:3。3.如权利要求1所述的石墨烯纸集流体的制备方法，其特征在于：所述活性剂为聚乙烯吡咯烷酮和胆酸钠的组合，聚乙烯吡咯烷酮与胆酸钠加入比例为2:1。4.如权利要求1所述的石墨烯纸集流体的制备方法，其特征在于：所述活性剂的添加总量为1
‰
～1.5
‰
。5.如权利要求1所述的石墨烯纸集流体的制备方法，其特征在于：所述混合料中加入纯水进行稀释，其中混合料的浓度为7.5％～12％。6.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄佳伟，张刚，张帆，徐飞飞，胡磊，
申请(专利权)人：江苏中天科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：