一种石墨烯@层次孔炭复合材料及其制备方法与应用技术

本申请公开了一种石墨烯@层次孔炭复合材料及其制备方法与应用，所述石墨烯@层次孔炭复合材料，包括石墨烯和包覆在石墨烯表面的层次孔碳。该材料具有充放电平台低、比容量高和倍率性能优异的特点。倍率性能优异的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯@层次孔炭复合材料及其制备方法与应用


[0001]本申请涉及一种石墨烯@层次孔炭复合材料及其制备方法与应用，属于锂离子电容器领域。

技术介绍

[0002]作为一种新型储能器件，锂离子电容器兼具超级电容器功率密度高、循环寿命长和锂离子电池能量密度高等特点，被认为是最具前景的下一代高能量密度和高功率密度“双高”储能器件。锂离子电容器的正极是电容型材料，负极为电池型材料。因负极材料是电化学嵌锂储能材料，通过锂离子在体相内的嵌入/脱嵌和表面电荷转移为锂离子电容器提供较高的能量密度，但因其缓慢的动力学反应，成为影响器件功率密度提升的“卡脖子”因素。
[0003]目前，锂离子电容器商用负极材料石墨具有较高的平台容量(0.2V以下约为300mAh/g)、较高的首次库伦效率(90％以上)和优异的导电性，但是石墨的理论比容量较低(理论容量为372mAh/g)，倍率性能和循环稳定性较差，这些因素导致石墨无法在大电流密度下与倍率性能优异、循环寿命长的正极材料相匹配，导致器件整体性能的大幅下降。多孔炭具有比容量高、倍率性能优异和循环寿命长的优点，在锂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯@层次孔炭复合材料，其特征在于，包括石墨烯和包覆在所述石墨烯表面的层次孔碳。2.权利要求1所述石墨烯@层次孔炭复合材料的制备方法，其特征在于，包括：(1)将含有石墨烯、聚阳离子电解质的分散液Ⅰ进行混合，得到表面修饰石墨烯；(2)对含有所述表面修饰石墨烯、模板剂的分散液Ⅱ进行混合，得到石墨烯@模板剂；(3)对含有所述石墨烯@模板剂、碳源、沉淀剂的分散液Ⅲ进行反应，煅烧、去除所述模板剂，得到石墨烯@层次孔炭复合材料。3.根据权利要求2所述的石墨烯@层次孔炭复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述聚阳离子电解质选自聚二甲基二烯丙基氯化铵、聚丙烯胺盐酸盐、聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺中的至少一种；优选地，步骤(1)所述石墨烯的层数为3层以上10nm以下；优选地，步骤(1)所述石墨烯掺杂有氟、氧元素中的至少一种；优选地，步骤(1)中，所述聚阳离子电解质在所述分散液Ⅰ中的质量分数为0.2～2.0wt％；优选地，步骤(1)中，所述石墨烯在所述分散液Ⅰ中的质量浓度为0.01～2％；优选地，步骤(1)的具体条件包括：将石墨烯加入到聚阳离子电解质水溶液中超声5～120min，之后搅拌混合0.5～2小时。4.根据权利要求2所述的石墨烯@层次孔炭复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述模板剂选自无机纳米粒子，所述无机纳米粒子包括氧化硅纳米颗粒；优选地，所述模板剂的直径为5～20nm；优选地，步骤(2)中所述模板剂在所述分散液Ⅱ中的质量分数为0.2～5％；优选地，步骤(2)中，所述混合的具体条件包括：在搅拌条件下进行；混合温度为室温，混合时间为1～24小时。5.根据权利要求2所述的石墨烯@层次孔炭复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述含有所述表面修饰石墨烯、模板剂的分散液Ⅱ通过以下方式获得：分别配制模板剂分散液和表面修饰石墨烯分散液，然后将模板剂分散液加入表面修饰石墨...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴忠帅，刘芳延，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：