一种电池石墨烯复合材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种电池石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：S1，将氧化石墨烯、铜和铝分别在球磨机中进行碾磨，碾磨时间为6

【技术实现步骤摘要】
一种电池石墨烯复合材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及石墨烯复合材料
，尤其涉及一种电池石墨烯复合材料的制备方法。

技术介绍

[0002]石墨烯是一种以sp2杂化连接的碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的新材料。石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，是一种非常理想的电极材料。
[0003]然而,石墨烯片层间存在强的范德华力，使之易于团聚，这必然导致石墨烯材料的导电性大幅度降低，使石墨烯超级电容的比电容迅速减少，严重地制约了石墨烯在超级电容器中的广泛应用，为此我们提出了一种电池石墨烯复合材料的制备方法来解决以上问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的问题，而提出的一种电池石墨烯复合材料的制备方法，其不仅避免了石墨烯之间发生团聚，又使得石墨烯和金属材料之间相互配合，使得电池石墨烯复合材料相比于石墨烯，其硬度、强度、导热以及导电等性能更为优异。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0006]一种电池石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0007]S1，将氧化石墨烯、铜和铝分别在球磨机中进行碾磨，碾磨时间为6
‑
10h，速度为400
‑
600r/min，分别得到氧化石墨烯粉末、铜粉、铝粉，其中，氧化石墨烯粉末、铜粉及铝粉质量比为3：70：27；
[0008]S2，将氧化石墨烯粉末超声分散在蒸馏水中，超声分散40
‑
60min得到氧化石墨烯分散液，其中，氧化石墨烯分散液的浓度为6mg/ml
‑
10
㎎
/ml；
[0009]S3，向氧化石墨烯分散液中添加Mg2+作为黏结桥，得到混合溶液，将铜粉和铝粉通过混料机混合，混合20
‑
40min后用表面活性剂分子进行表面改性处理使其带正电荷，得到混合粉末；
[0010]S4，将混合溶液加入混合粉末中，并在有机溶剂中超声搅拌，搅拌40
‑
60min后加入还原剂继续搅拌混合80
‑
100min，得到混合物，将混合物转移到高压釜中高温反应4
‑
6h，反应温度为100
‑
120℃，使高温反应釜冷却至40
‑
60℃后，取出冷却物冷却至室温后过滤沉淀物，得到混合材料；
[0011]S5，将混合材料置于SPS烧结炉中，向SPS烧结炉中充入保护气体，控制烧结炉温度为800～1000℃，压力为20～40MPa，烧结时间为20
‑
40min；
[0012]S6，将烧结后的混合材料置于高温炉中进行石墨化提纯，控制高温炉温度为2800
‑
3200℃，提纯时间为12
‑
16h，得到电池石墨烯复合材料。
[0013]优选地，所述S1中，氧化石墨烯粉末、铜粉及铝粉的粒径均为0.8
‑
1.2μm。
[0014]优选地，所述S3中，表面活性剂分子为十六烷基三甲基溴化铵。
[0015]优选地，所述S4中，混合溶液加入混合粉末中为将混合溶液通过喷雾机以喷雾方式加入至混合粉末中，雾滴平均直径为120
‑
140μm。
[0016]优选地，所述S4中，有机溶剂为甲苯，还原剂为水合肼。
[0017]优选地，所述S5中，保护气体为氢气或氩气。
[0018]优选地，所述S6中，电池石墨烯复合材料中石墨烯的质量分数为3％。
[0019]本专利技术与现有技术相比，其有益效果为：
[0020]1、通过将铜粉及铝粉与石墨烯相配合制得电池石墨烯复合材料，使得电池石墨烯复合材料相比于石墨烯，其硬度、强度、导热以及导电等性能更为优异。
[0021]2、通过在石墨烯分散液中添加Mg2+，再将其喷洒至铜粉和铝粉上，改进了石墨烯与铜粉和铝粉基体之间的亲和力与结合力，使得石墨烯在铜粉和铝粉中的分散程度得到显著的改善。
[0022]3、将石墨烯混合溶液通过喷雾方式喷洒在铜粉和铝粉的混合粉末上，使石墨烯混合溶液与铜粉和铝粉能够充分接触，避免了石墨烯之间的团聚，并对石墨烯与铜粉及铝粉混合材料进行高温烧结及石墨化提纯，能够保障电池石墨烯复合材料的品质。
[0023]综上所述，本专利技术不仅避免了石墨烯之间发生团聚，又使得石墨烯和金属材料之间相互配合，使得电池石墨烯复合材料相比于石墨烯，其硬度、强度、导热以及导电等性能更为优异。
具体实施方式
[0024]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0025]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步解说。
[0026]实施例1
[0027]本实施例提出了一种电池石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0028]S1，将氧化石墨烯、铜和铝分别在球磨机中进行碾磨，碾磨时间为6h，速度为400r/min，分别得到氧化石墨烯粉末、铜粉、铝粉，其中，氧化石墨烯粉末、铜粉及铝粉质量比为3：70：27，氧化石墨烯粉末、铜粉及铝粉的粒径均为0.8μm；
[0029]S2，将氧化石墨烯粉末超声分散在蒸馏水中，超声分散40min得到氧化石墨烯分散液，其中，氧化石墨烯分散液的浓度为6mg/ml；
[0030]S3，向氧化石墨烯分散液中添加Mg2+作为黏结桥，得到混合溶液，将铜粉和铝粉通过混料机混合，混合20min后用表面活性剂分子进行表面改性处理使其带正电荷，得到混合粉末，其中表面活性剂分子为十六烷基三甲基溴化铵，其中，Mg2+与氧化石墨烯的含氧官能团通过化学键或静电引力相结合，然后通过Mg2+与氧化石墨烯的羧基或环氧基团的反应，实现铜粉与铝粉的混合粉末与氧化石墨烯纳米片的均匀吸附，Mg2+不仅能够帮助氧化石墨烯附着到铜粉和铝粉的表面，还能够阻隔铜粉及铝粉与氧化石墨烯的接触，防止产生反应物；
[0031]S4，将混合溶液加入混合粉末中，并在有机溶剂中超声搅拌，其中，有机溶剂为甲苯，混合溶液加入混合粉末中为将混合溶液通过喷雾机以喷雾方式加入至混合粉末中，雾
滴平均直径为120μm，其中，通过喷雾方式能够使混合溶液均匀附着在混合粉末上，使其充分接触，避免了石墨烯之间的团聚，搅拌40min后加入还原剂继续搅拌混合80min，得到混合物，其中，还原剂为水合肼，将混合物转移到高压釜中高温反应4h，反应温度为100℃，使高温反应釜冷却至40℃后，取出冷却物冷却至室温后过滤沉淀物，得到混合材料；
[0032]S5，将混合材料置于SPS烧结炉中，向SPS烧结炉中充入保护气体，保护气体为氢气或氩气，控制烧结炉温度为800℃，压力为20MPa，烧结时间为20min；
[0033]S6，将烧结后的混合材料置于高温炉中进行石墨化提纯，控制高温炉温度为2800℃，提纯时间为12h，得到电池本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，将氧化石墨烯、铜和铝分别在球磨机中进行碾磨，碾磨时间为6
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10h，速度为400
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600r/min，分别得到氧化石墨烯粉末、铜粉、铝粉，其中，氧化石墨烯粉末、铜粉及铝粉质量比为3：70：27；S2，将氧化石墨烯粉末超声分散在蒸馏水中，超声分散40
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60min得到氧化石墨烯分散液，其中，氧化石墨烯分散液的浓度为6mg/ml
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10
㎎
/ml；S3，向氧化石墨烯分散液中添加Mg2+作为黏结桥，得到混合溶液，将铜粉和铝粉通过混料机混合，混合20
‑
40min后用表面活性剂分子进行表面改性处理使其带正电荷，得到混合粉末；S4，将混合溶液加入混合粉末中，并在有机溶剂中超声搅拌，搅拌40
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60min后加入还原剂继续搅拌混合80
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100min，得到混合物，将混合物转移到高压釜中高温反应4
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6h，反应温度为100
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120℃，使高温反应釜冷却至40
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60℃后，取出冷却物冷却至室温后过滤沉淀物，得到混合材料；S5，将混合材料置于SPS烧结炉...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄兵，吕荣冠，徐国栋，刘玉鑫，于海艳，焦昌梅，左玉香，郑文涛，张雪华，薛云珊，杨笑，陈建，
申请(专利权)人：盐城师范学院，
类型：发明
国别省市：