[發明專利]一種石墨烯/碳納米管復合薄膜的制備方法及其應用

有效

• 申請號: 201210176473.8
• 申請日: 2012-05-31
• 公開（公告）號: CN103456520A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 周明杰;吳鳳;王要兵
• 申請（專利權）人: 海洋王照明科技股份有限公司;深圳市海洋王照明技術有限公司
• 主分類號: H01G11/68
• 分類號: H01G11/68;H01G11/86;C01B31/02
• 代理公司: 深圳中一專利商標事務所 44237
• 代理人: 張全文

技術領域

本發明屬于新型碳材料技術領域，具體涉及一種石墨烯/碳納米管復合薄膜的制備方法及其應用。

背景技術

自從英國曼徹斯特大學的安德烈·K·海姆(Andre?K.Geim)等在2004年制備出石墨烯材料，由于其獨特的結構和光電性質受到了人們廣泛的重視。其大的比表面積，優良的導電、導熱性能和低的熱膨脹系數而被認為是理想的材料。

制備石墨烯薄膜可以通過將石墨烯懸浮液通過真空減壓過濾制備出石墨烯薄膜，但要使制備出的薄膜完整，成膜性好，須制備出分散性良好的石墨烯懸浮液，石墨烯的比表面積較大，較易團聚，影響所制備出的石墨烯薄膜的性質，也同時影響了其應用。

集流體是一種匯集電流的結構或零件，主要功能是將電池活性物質產生的電流匯集起來，提供電子通道，加快電荷轉移，提高充放電庫倫效率。作為集流體需要滿足電導率高、機械性能好、質量輕、內阻小等特點?，F有的超級電容器的能量密度一般比較低，超級電容器的能量密度的影響因素主要有電極材料的電容，體系的電壓，電極材料占電極活性物質層、集流體、外殼材料組成的總重量的比重，因此，增加電極材料的儲能性能和降低器件各個組成材料的重量可以有效提高器件的性能。其中，降低集流體的質量是一個有效的提高能量密度的方法。

目前，大多數的文獻中或行業中，一般集流體正極采用鋁箔、負極采用銅箔，由于金屬集流體的密度較大，質量較重，一般集流體的重量占整個電池的20-25%，則電極材料占整個電池的比重大大減少，最終導致超級電容器的能量密度較低。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于克服現有技術之缺陷，提供一種石墨烯/碳納米管復合薄膜的制備方法及其應用。

本發明提供一種石墨烯/碳納米管復合薄膜的制備方法，其包括如下步驟：

將膨脹石墨、碳納米管和溶劑混合，得混合物，其中，膨脹石墨與碳納米管的質量比為1:1～5:1，溶劑在混合物中的質量百分數為30～50%；

對所述混合物進行球磨，得石墨烯/碳納米管的復合物；

向所述石墨烯/碳納米管的復合物中加入溶劑，攪拌，得石墨烯/碳納米管復合物懸浮液，其中，石墨烯/碳納米管的復合物的濃度為0.25～5mg/mL；

將所述石墨烯/碳納米管懸浮液過濾，得到的濾餅在150℃～200℃加熱1～2小時，獲得所述石墨烯/碳納米管復合薄膜。

以及，提供上述石墨烯/碳納米管復合薄膜的制備方法所制備的石墨烯/碳納米管復合薄膜用作集流體。

本發明的石墨烯/碳納米管復合薄膜的制備方法，通過選用機械球磨法，簡單快捷、成本低。此外，球磨的方式制備石墨烯與碳納米管的復合物，碳納米管能夠很好的分散在石墨烯的片層之間，防止石墨烯團聚，且在制備石墨烯的過程中避免的氧化還原這一步，得到的石墨烯電導率高。以及，碳納米管的存在可以連接相鄰的石墨烯片，增加石墨烯膜中導電通路的數量，改善薄膜的導電性。進一步，所制備的石墨烯/碳納米管復合薄膜由石墨烯與碳納米管組成，通過采用密度較低的碳材料取代金屬材料，用作集流體可以解決現有超級電容器儲能器件存在的能量密度低的問題，大大提高超級電容器的能量密度。

附圖說明

附圖1為本發明的石墨烯/碳納米管復合薄膜的制備工藝流程圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

本發明實施例提供一種石墨烯/碳納米管復合薄膜的制備方法，如圖1所示，其包括如下步驟：

S01：將膨脹石墨、碳納米管和溶劑混合，得混合物，其中，膨脹石墨與碳納米管的質量比為1:1～5:1，溶劑在混合物中的質量百分數為30～50%；

S02：對所述混合物進行球磨，得石墨烯/碳納米管的復合物；

S03：向所述石墨烯/碳納米管的復合物中加入溶劑，攪拌，得石墨烯/碳納米管復合物懸浮液，其中，石墨烯/碳納米管的復合物的濃度為0.25～5mg/mL；

S04：將所述石墨烯/碳納米管懸浮液過濾，得到的濾餅在150℃～200℃加熱1～2小時，獲得所述石墨烯/碳納米管復合薄膜。