本发明专利技术提供了一种石墨烯/有机薄膜复合集流体及其制备方法，其方法包括：取氧化石墨加入到溶剂中，超声分散后得到氧化石墨烯悬浮液，调pH至10～11，加入水合肼溶液，反应完后抽滤，得到石墨烯，将石墨烯加入到有机溶剂中，得到石墨烯悬浮液；将石墨烯悬浮液涂覆在有机薄膜上，干燥后多次对辊压制，用丙酮和异丙醇混合溶液浸泡后，再多次对辊压制，得到石墨烯/有机薄膜复合集流体。该方法工艺简单，不使用粘结剂，制得的石墨烯/有机薄膜复合集流体质量轻、导电性强、不易被腐蚀，与电池活性材料之间的接触内阻小，可提高电化学电池或电容器的功率密度、循环寿命。本发明专利技术还提供了一种电化学电极和使用该电极的电化学电池或电容器。
【技术实现步骤摘要】
石墨烯/有机薄膜复合集流体、其制备方法、电化学电极及电化学电池或电容器
本专利技术涉及新材料合成制备领域，特别是涉及一种石墨烯/有机薄膜复合集流体及其制备方法和电化学电极。本专利技术还涉及一种电化学电池或电容器。
技术介绍
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、内阻小等特点。石墨烯是2004年英国曼彻斯特大学的安德烈? K ?海姆(Andre K.Geim)等发现的一种二维碳原子晶体，由于其独特的结构和光电性质使其成为碳材料、纳米技术、凝聚态物理和功能材料等领域的研究热点，吸引了诸多科技工作者。石墨烯拥有优良的导电、导热性能和低的热膨胀系数，可用于电极材料、复合材料等。目前，普遍使用的为金属集流体，正极集流体一般采用铝箔，负极集流体采用铜箔，但由于金属集流体的密度较大，质量较重，一般集流体的重量占整个电池的2(T25%，使得电极材料占的重量比降低，从而导致储能器件的能量密度较低；同时，金属材料容易被腐蚀，进而影响了储能器件的使用寿命。因此，急需寻求一种质量轻、导电性强、不易被腐蚀，与电极活性材料有良好相容性的集流体。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术旨在提供一种石墨烯/有机薄膜复合集流体的制备方法，该方法制得的石墨烯/有机薄膜复合集流体，质量轻、导电性强，与电池活性材料之间的接触内阻小，从而可降低电化学电池或电容器的内阻，提高其功率密度，且石墨烯不易被腐蚀，从而可提高电化学电池或电容器的循环稳定性与寿命。本专利技术还提供了一种电化学电极和一种使用该电极的电化学电池或电容器。本专利技术提供的石墨烯/有机薄膜复合集流体的制备方法，包括以下步骤:取氧化石墨，加入到溶剂中，超声分散0.5~lh后，得到氧化石墨烯悬浮液，将所述氧化石墨烯悬浮液的PH值调节至10~11，加入水合肼溶液，在8(T12(TC温度下反应12~24小时，抽滤，得到石墨烯，将所述石墨烯加入到有机溶剂中，得到石墨烯悬浮液；将所述石墨烯悬浮液均匀涂覆在洁净的有机薄膜上，在8(T10(TC下干燥6~12小时后，多次对辊压制，用丙酮和异丙醇混合溶液浸泡l(T60min后，再继续多次对辊压制，得到石墨烯/有机薄膜复合集流体。优选地，有机薄膜为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)薄膜、聚碳酸酯(PC)薄膜或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)薄膜。有机薄膜可进行如下清洁操作:用lmol/L的HCL浸泡，然后用乙醇清洗2~3次。优选地，有机薄膜的厚度为6~50 u m。优选地，溶剂为去离子水、乙醇、异丙醇或正丁醇。优选地,氧化石墨烯悬浮液的浓度为0.25~lmg/mL。优选地，有机溶剂为二甲基亚砜(01^0)、队^二甲基甲酰胺(01^)、队^二甲基乙酰胺(DMAc)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)。优选地，有机溶剂占所述石墨烯悬浮液总质量的1(T30%。其中，将氧化石墨烯悬浮液的PH值调节至l(Tll，可采用缓慢加入0.lmol/L的氢氧化钠溶液、氨水溶液或氢氧化钾溶液实现。水合肼溶液的加入，可以将氧化石墨烯还原成石墨烯。优选地，以N2H4质量计，所述水合肼溶液的质量浓度为85%，所述水合肼溶液按N2H4与所述氧化石墨的质量比为f 7:10加入。还原反应完毕后,得到的反应液中，含有未反应完的水合肼,抽滤操作可将其除去，得到石墨烯。将抽滤后所得的石墨烯加入到有机溶剂中，便得到石墨烯悬浮液。将石墨烯悬浮液涂覆在有机薄膜上，在8(T10(TC下干燥6~12小时，石墨烯悬浮液得到部分干燥，多次对辊压制，再用丙酮和异丙醇混合溶液浸泡l(T60min后，再多次对辊压制。其中，丙酮和异丙醇 混合溶液浸泡主要作用是起成化作用，溶剂化后让石墨烯层内的分子结构进一步的调整，以得到更稳定结构的石墨烯层。优选地，石墨烯层的厚度为3^10 u m。多次对辊压制操作，能使得石墨烯与有机薄膜具有更好的结合，从而有效防止掉粉现象的产生。所述对辊压制的次数不限，可根据需要适合次数的压制，优选地，压制2~3次。在辊压机进行对辊压制的操作过程中，部分石墨烯颗粒被强行的机械压力压制到有机薄膜的表面最后形成石墨烯层，另一部分则被压入到有机薄膜的内部结构中，均匀分布于有机薄膜内部，这样便得到具有复合结构的石墨烯/有机薄膜复合集流体。在该石墨烯/有机薄膜复合集流体中，石墨烯和有机薄膜之间的结合紧密，具有较大的剥离强度，不易产生掉粉现象。通常粘结剂的加入会导致集流体导电性的降低，本专利技术中石墨烯与有机薄膜间不使用粘结剂，且石墨烯具有高导电性，因此该石墨烯/有机薄膜复合集流体具有较强的导电性能。这样，石墨烯作为导电层可以增强集流体与电极活性材料的相容性，减小集流体与电极活性材料的界面接触电阻，从而降低电化学电池或电容器的内阻，有效提高其功率密度。同时，石墨烯不易被腐蚀，从而可延长电化学电池或电容器的使用寿命。第二方面，本专利技术提供了一种由上述制备方法制备得到的石墨烯/有机薄膜复合集流体。第三方面，本专利技术提供了一种电化学电极，该电化学电极包括本专利技术第二方面提供的所述石墨烯/有机薄膜复合集流体，以及制备在该石墨烯/有机薄膜复合集流体上的电极材料，该电极材料包括质量比为92:3:5的磷酸铁锂、聚偏氟乙烯粘结剂以及导电炭黑 Super Po第四方面，本专利技术提供了一种电化学电池或电容器，该电化学电池或电容器的电极采用本专利技术第三方面提供的所述电化学电极。本专利技术提供的石墨烯/有机薄膜复合集流体及其制备方法，具有如下有益效果:( I)本专利技术通过对辊压制即使用机械压力的方法制得的石墨烯/有机薄膜复合集流体，制备工艺简单，成本低，易于实现规模化工业生产；(2)通过本专利技术制备方法制得的石墨烯/有机薄膜复合集流体，石墨烯层与有机薄膜结合紧密，不掉粉，且石墨烯与有机薄膜间不使用粘结剂，石墨烯作为导电层增强了集流体与电池活性材料的相容性，减小了集流体与活性材料的界面接触电阻，从而降低了电化学电池或电容器的内阻，有效提高了其功率密度；(3)石墨烯不易被腐蚀，从而可延长电化学电池或电容器的使用寿命。【附图说明】图1为本专利技术实施例一所制得的石墨烯/有机薄膜复合集流体的SEM图。【具体实施方式】以下所述是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本专利技术的保护范围。实施例一一种石墨烯/有机薄膜复合集流体的制备方法，包括以下步骤:(I)提供厚度为6 ii m的PET薄膜，用lmol/L的HCL浸泡，然后用乙醇清洗三次；(2)取氧化石墨，加入到去离子水中，超声分散0.5h，得到浓度为0.25mg/mL的氧化石墨烯悬浮液，然后缓慢加入0.lmol/L的氢氧化钠溶液调节PH至10，随后，加入水合肼溶液(以N2H4质量计，质量浓度为85%)，在120°C温度下反应12小时，抽滤，得到石墨烯，将所述石墨烯加入到DMSO中，得到石墨烯悬浮液；其中，水合肼溶液按N2H4与氧化石墨的质量比为1:10加入；DMS0溶剂占所述石墨烯悬浮液总质量的10% ；(3)将石墨烯悬浮液均匀涂覆在PET薄膜上，在80本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种石墨烯/有机薄膜复合集流体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：取氧化石墨，加入到溶剂中，超声分散0.5~1h后，得到氧化石墨烯悬浮液，将所述氧化石墨烯悬浮液的PH值调节至10~11，加入水合肼溶液，在80~120℃温度下反应12~24小时，抽滤，得到石墨烯，将所述石墨烯加入到有机溶剂中，得到石墨烯悬浮液；将所述石墨烯悬浮液均匀涂覆在洁净的有机薄膜上，在80~100℃下干燥6~12小时后，多次对辊压制，用丙酮和异丙醇混合溶液浸泡10~60min后，再继续多次对辊压制，得到石墨烯/有机薄膜复合集流体。
【技术特征摘要】
1.一种石墨烯/有机薄膜复合集流体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: 取氧化石墨，加 入到溶剂中，超声分散0.5^1h后，得到氧化石墨烯悬浮液，将所述氧化石墨烯悬浮液的PH值调节至10~11，加入水合肼溶液，在8(T12(TC温度下反应12~24小时，抽滤，得到石墨烯，将所述石墨烯加入到有机溶剂中，得到石墨烯悬浮液； 将所述石墨烯悬浮液均匀涂覆在洁净的有机薄膜上，在8(TlO(rC下干燥6~12小时后，多次对辊压制，用丙酮和异丙醇混合溶液浸泡l(T60min后，再继续多次对辊压制，得到石墨烯/有机薄膜复合集流体。2.如权利要求1所述的石墨烯/有机薄膜复合集流体的制备方法，其特征在于，所述有机薄膜为聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚萘二甲酸乙二醇酯薄膜、聚碳酸酯薄膜或聚甲基丙烯酸甲酯薄膜。3.如权利要求1所述的石墨烯/有机薄膜复合集流体的制备方法，其特征在于，所述有机薄膜的厚度为6~50iim。4.如权利要求1所述的石墨烯/有机薄膜复合集流体的制备方法，其特征在于，所述溶剂为去离子水、乙醇、异丙醇或正丁醇，所述氧化石墨烯悬浮...
【专利技术属性】
技术研发人员：周明杰，王要兵，吴凤，
申请(专利权)人：海洋王照明科技股份有限公司，深圳市海洋王照明技术有限公司，深圳市海洋王照明工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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