[發明專利]石墨烯復合材料及其制備方法、鋰離子電容器

有效

• 申請號: 201210237369.5
• 申請日: 2012-07-10
• 公開（公告）號: CN103545109A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 袁美蓉;李銳;王臣;劉偉強;朱永法
• 申請（專利權）人: 深圳清華大學研究院
• 主分類號: H01G9/042
• 分類號: H01G9/042
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 何平

1.一種石墨烯復合材料，其特征在于，按照質量百分數包括30%~65%的石墨烯、15%~35%的經過化學氣相沉積處理的石墨、0.04%~4%的導電劑以及15%~42%可溶性高分子聚合物；

所述可溶性高分子聚合物包覆所述石墨烯、經過化學氣相沉積處理的石墨和導電劑形成局部有序的納米線結構。

2.根據權利要求1所述的石墨烯復合材料，其特征在于，所述導電劑為導電性碳和導電金屬化合物至少一種。

3.根據權利要求1所述的石墨烯復合材料，其特征在于，所述可溶性高分子聚合物為聚苯胺、聚吡咯、聚乙二醇、聚酰亞胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯吡咯烷酮和聚丙烯腈中的至少一種。

4.一種石墨烯復合材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

對石墨進行化學氣相沉積處理；

按照質量百分數將30%~65%的石墨烯源、0.04%~4%的導電劑、15%~42%可溶性高分子聚合物和15%~35%的經過化學氣相沉積處理的石墨在溶劑中混合，分散均勻后得到石墨烯-石墨溶膠，接著對所述石墨烯-石墨溶膠進行靜電紡絲處理得到石墨烯-石墨薄膜；及

在保護氣體氛圍下，對所述石墨烯-石墨薄膜進行熱處理得到石墨烯復合材料；其中，所述可溶性高分子聚合物包覆所述石墨烯、經過化學氣相沉積處理的石墨和導電劑形成局部有序的納米線結構。

5.根據權利要求4所述的石墨烯復合材料的制備方法，其特征在于，所述對石墨進行化學氣相沉積處理的步驟為：在800℃~1200℃、沉積氣體和載氣的混合氣氛下，控制等溫式爐內壓力為1.0kPa~2.0kPa，對所述石墨進行下化學氣相沉積40h~100h；其中，所述沉積氣體與所述載氣的體積比為0.2~2，所述沉積氣體為丙烯和甲烷中的至少一種，所述載氣為氮氣和氬氣中的至少一種。

6.根據權利要求4所述的石墨烯復合材料的制備方法，其特征在于，所述石墨烯源為單層石墨烯、多層石墨烯、氧化石墨烯、插層石墨烯和復合石墨烯中的至少一種；

所述導電劑為導電性碳和導電金屬化合物至少一種；

所述可溶性高分子聚合物為聚苯胺、聚吡咯、聚乙二醇、聚酰亞胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯吡咯烷酮和聚丙烯腈中的至少一種；

所述溶劑為二甲基亞砜、乙醇、N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中和水中的至少一種。

7.根據權利要求4所述的石墨烯復合材料的制備方法，其特征在于，所述靜電紡絲的操作中，紡絲速度為0.001L/h~4mL/h，針尖距離纖維收集裝置約8cm~12cm，靜電電壓為8kV~20kV。

8.根據權利要求4所述的石墨烯復合材料的制備方法，其特征在于，所述保護氣體氛圍為氫氣氛圍、氮氣氛圍或氬氣氛圍。

9.根據權利要求4所述的石墨烯復合材料的制備方法，其特征在于，所述熱處理的溫度為1500℃~2200℃，時間為2h~40h。

10.一種鋰離子電容器，包括負極，其特征在于，所述負極包括集流體及涂覆在所述集流體上的負極漿料，所述負極漿料包括石墨烯復合材料；

所述石墨烯復合材料按照質量百分數包括30%~65%的石墨烯、15%~35%的石墨、0.04%~4%的導電劑以及15%~42%可溶性高分子聚合物；

所述可溶性高分子聚合物包覆所述石墨烯、石墨和導電劑形成局部有序的納米線結構。