[發明專利]石墨烯復合材料及其制備方法、電化學電容器及其電極

無效

• 申請號: 201310054661.8
• 申請日: 2013-02-20
• 公開（公告）號: CN103996546A
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發明（設計）人: 周明杰;鐘輝;王要兵;劉大喜
• 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;深圳市海洋王照明工程有限公司
• 主分類號: H01G11/38
• 分類號: H01G11/38;H01G11/46;H01G11/86
• 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

技術領域

本發明涉及電化學電容器領域，特別涉及一種石墨烯復合材料及其制備方法、使用該石墨烯復合材料的電化學電容器的電極及使用該石墨烯復合材料的作為電極材料的電化學電容器。

背景技術

電化學電容器是一種高功率型的儲能器件，已經在很多領域有所應用。然而能量密度低是制約其進一步發展的關鍵因素，因此如何提高電化學電容器的能量密度是該領域內研究的重點。提高能量密度主要從兩方面入手，一方面提高電化學電容器的電壓窗口；另外一方面是提高電極材料的比容量。這兩方面的提高都會帶來能量密度的提高。目前，用于電化學電容器電極的材料主要有碳材料、導電高分子和金屬氧化物三大類，但是這三類材料作為電極均存在比容量較低的問題，直接導致電化學電容器的能量密度較低。

發明內容

鑒于此，有必要提供一種比容量較高的石墨烯復合材料及其制備方法、使用該石墨烯復合材料的電化學電容器的電極及使用該石墨烯復合材料的作為電極材料的電化學電容器。

一種石墨烯復合材料，所述石墨烯復合材料由質量比為0.5~1:0.1~1:0.1~1的石墨烯、氧化釕及碳納米管復合形成。

一種石墨烯復合材料的制備方法，包括如下步驟：

使用石墨制備氧化石墨；

在惰性氣體的環境中，將所述氧化石墨加熱至700℃~900℃保溫反應0.5小時~2小時，經冷卻，得到石墨烯；及

按照體積質量比為1ml:0.5mg~1mg:0.1mg~1mg:0.1mg~1mg，往去離子水中依次加入所述石墨烯、三氯化釕及碳納米管，超聲混合后，于持續攪拌的條件下滴加雙氧水，停止滴加后置于80℃~90℃回流反應2小時~6小時，經過濾、清洗及干燥，得到由所述石墨烯、氧化釕及所述碳納米管復合形成的石墨烯復合材料；其中，所述三氯化釕與滴加的所述雙氧水的質量比為1:80~400。

在其中一個實施例中，使用所述石墨制備所述氧化石墨的步驟包括：

按照質量體積比為1g:109ml~119ml，將所述石墨加入到由濃硫酸與濃硝酸組成的混合液中，并置于冰水混合浴中攪拌混合形成混合溶液；及

按照所述石墨與高錳酸鉀的質量比為1:4~6，將所述高錳酸鉀加入到所述混合溶液中，攪拌0.5小時~3小時進行插層反應，接著加熱至20℃~50℃保溫反應10分鐘~40分鐘，然后加入去離子水，再加熱至60℃~95℃保溫反應10分鐘~40分鐘，得到反應液，在所述反應液中加入過氧化氫，經抽濾，并依次使用稀鹽酸和去離子水洗滌，再經干燥，得到氧化石墨；其中，所述高錳酸鉀與所述去離子水的質量體積比為1g:15ml~50ml；且加入的所述過氧化氫與所述高錳酸鉀的質量比為0.63~0.95:1。

在其中一個實施例中，所述氧化石墨加熱時的升溫速率為15℃/分鐘~30℃/分鐘。

在其中一個實施例中，所述雙氧水的滴加速率為0.05mg/分鐘~0.5mg/分鐘。

在其中一個實施例中，所述持續攪拌的條件為：攪拌速率為200轉/分鐘~300轉/分鐘。

在其中一個實施例中，所述回流反應得到的反應液經過濾后的清洗步驟為：將所述回流反應的反應液經過濾后得到的濾渣依次使用丙酮和去離子水洗滌。

在其中一個實施例中，所述回流反應得到的反應液經過濾及清洗后的干燥條件為：50℃~80℃真空干燥8小時~16小時。

一種電化學電容器的電極，所述電化學電容器的電極的材料為石墨烯復合材料，所述石墨烯復合材料由質量比為0.5~1:0.1~1:0.1~1的石墨烯、氧化釕及碳納米管復合形成。

一種電化學電容器，所述電極的材料為石墨烯復合材料，所述石墨烯復合材料由質量比為0.5~1:0.1~1:0.1~1的石墨烯、氧化釕及碳納米管復合形成。

上述石墨烯復合材料由質量比為0.5~1:0.1~1:0.1~1的石墨烯、氧化釕及碳納米管復合形成，不僅能夠降低單獨使用氧化釕造成的團聚，還能夠形成導電網絡，且具有更高的電導率，使得得到的石墨烯復合材料具有較氧化釕更高的比容量和優異的倍率性能。

附圖說明

圖1為一實施方式的石墨烯復合材料的制備方法流程圖。

具體實施方式

下面主要結合附圖及具體實施例對石墨烯復合材料及其制備方法、電化學電容器及其電極作進一步詳細的說明。

一實施方式的石墨烯復合材料，石墨烯復合材料由質量比為0.5~1:0.1~1:0.1~1的石墨烯、氧化釕及碳納米管復合形成。