本发明专利技术提供了一种石墨烯/铝箔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，得到氧化石墨烯悬浮液，将pH值调至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；将石墨烯悬浮液涂布在铝箔上，干燥后，多次对辊压制，用有机溶剂浸泡10～60min后，继续多次对辊压制，得到石墨烯/铝箔复合集流体。该制备方法工艺简单，制得的石墨烯/铝箔复合集流体与电池活性材料之间的接触内阻小，且石墨烯可以防止电解液腐蚀铝箔，从而提高储能器件的循环寿命。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/铝箔复合集流体、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/铝箔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，锂离子电池正极集流体一般采用铝箔，负极集流体采用铜箔等金属集流体，在充电过程中，金属集流体直接接触电解液，因此，正负极集流体较易发生腐蚀现象；另外，金属集流体与活性物质粘附不牢，界面很难紧密结合，影响了电极材料的利用率并增大了接触电阻；此外，锂离子与铝箔会发生嵌锂反应，破坏铝箔，从而导致集流体稳定性与寿命降低。目前比较常用的解决这一现象的方法是在金属集流体表面涂覆导电碳层来降低接触电阻，但仍然不能阻止嵌锂反应的发生，且涂覆导电碳层技术复杂，成本高，因此，急需寻求一种不易被腐蚀，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/铝箔复合集流体及其制备方法，该方法制得的石墨烯/铝箔复合集流体，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，且石墨烯可避免铝箔与电解液直接接触，从而提高电化学电池或电容器的循环稳定性与寿命。本专利技术还相应提供了一种电化学电极，以及一种使用该电极的电化学电池或电容器。第一方面，本专利技术提供了一种石墨烯/铝箔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涂布在经清洗干燥处理的铝箔上，在6(T10(TC下干燥f 12小时后，多次对辊压制，用所述有机溶剂浸泡l(T60min后，再继续多次对辊压制，得到石墨烯/招箔复合集流体。优选地，铝箔的厚度为5~50 u m ;更优选地，铝箔的厚度为10~20 U m。优选地，铝箔的清洗干燥处理操作为:将铝箔依次置于丙酮、乙醇、去离子水中超声处理2(T30min后，在55°C下干燥，再用0.lmol/L的醋酸溶液浸泡0.5?3min，真空干燥，隔绝氧气。将铝箔进行酸清洗，除去氧化层后，铝箔将形成比较粗糙的表面，这样有利于后续石墨烯的压制。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(DMSO )、N，N- 二甲基甲酰胺(DMF )、N，N- 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广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。将石墨烯悬浮液涂布在铝箔上，在6(TlO(rC下干燥f 12小时，石墨烯悬浮液得到部分干燥，多次对辊压制，再用有机溶剂浸泡l(T60min后，再继续多次对辊压制。其中，对辊压制多次后，再用有机溶剂浸泡l(T60min，再对辊压制多次，有机溶剂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。多次对辊压制操作，能使得石墨烯与铝箔具有更好的结合，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铝箔的表面最后形成石墨烯层，另一部分则被压入到铝箔的内部结构中，均匀分布于铝箔内部。这样便得到具有复合结构的石墨烯/铝箔复合集流体，在该石墨烯/铝箔复合集流体中，石墨烯和铝箔之间的结合紧密，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铝箔间不使用粘结剂，且石墨烯具有高导电性，因此该石墨烯/铝箔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，石墨烯层也能阻挡电解液对铝箔的腐蚀，从而延长电化学电池或电容器的使用寿命，对于锂离子电池，可以有效阻止锂离子从活性材料层嵌入铝箔，从而提高锂离子电池的循环稳定性与寿命。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/铝箔复合集流体。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/铝箔复合集流体，以及制备在该石墨烯/铝箔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 P。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。本专利技术还提供了上述方法制得的石墨烯/铝箔复合集流体在锂离子电池和超级电容器的正极或负极集流体中的应用。本专利技术提供的石墨烯/铝箔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石墨烯/铝箔复合集流体，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/铝箔复合集流体，石墨烯与铝箔结合紧密，且石墨烯与铝箔间不使用粘结剂，不掉粉，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)石墨烯能阻挡电解液对铝箔的腐蚀，从而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/铝箔复合集流体的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/铝箔复合集流体的制备方法，包括以下步骤:(I)提供厚度为10 y m的铝箔，将铝箔分别经过丙酮、乙醇、去离子水超声清洗20分钟去除表面油污，然后再用浓度为0.lmol/L的醋酸溶液浸泡3分钟去除表面氧化物本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种石墨烯/铝箔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涂布在经清洗干燥处理的铝箔上，在60~100℃下干燥1~12小时后，多次对辊压制，用所述有机溶剂浸泡10~60min后，再继续多次对辊压制，得到石墨烯/铝箔复合集流体。
【技术特征摘要】
1.一种石墨烯/铝箔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涂布在经清洗干燥处理的铝箔上，在6(T10(TC下干燥f 12小时后，多次对辊压制，用所述有机溶剂浸泡l(T60min后，再继续多次对辊压制，得到石墨烯/铝箔复合集流体。2.如权利要求1所述的石墨烯/铝箔复合集流体的制备方法，其特征在于，所述铝箔的厚度为5~50iim。3.如权利要求1所述的石墨烯/铝箔复合集流体的制备方法，其特征在于，所述铝箔的清洗干燥处理操作为:将铝箔依次置于丙酮、乙醇、去离子水中超声处理2(T30min后，在55°C下干燥，再用0.lmol/L的醋酸溶液浸泡0.5~3min，真空干燥，隔绝氧气。4.如权利要求1所述的石墨烯/铝箔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...
【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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