[發明專利]石墨烯-硬碳復合材料及其制備方法和應用

無效

• 申請號: 201310086514.9
• 申請日: 2013-03-18
• 公開（公告）號: CN104064366A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 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;H01G11/84;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

1.一種石墨烯-硬碳復合材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

將氧化石墨加入水中，經超聲分散后制得氧化石墨烯懸浮液；

調節所述氧化石墨烯懸浮液的pH至2～5，向所述氧化石墨烯懸浮液中加入甲醛、苯酚和聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段共聚物，氧化石墨烯與苯酚的質量比為5:0.5～3，苯酚、甲醛與聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段共聚物的質量比為54～65:50:1～10，加熱攪拌使甲醛和苯酚進行聚合反應，得到含有氧化石墨烯、酚醛樹脂及聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段共聚物的復合材料；

將所述含有氧化石墨烯、酚醛樹脂與聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段共聚物的復合材料置于惰性保護氣體氛圍中，以10～20℃每分鐘的升溫速率加熱所述復合材料的周圍溫度至800～900℃，保持0.5～2小時，冷卻后得到所述石墨烯-硬碳復合材料。

2.如權利要求1所述的石墨烯-硬碳復合材料的制備方法，其特征在于，所述氧化石墨通過如下步驟制備得到：

將純度不低于99.5%的石墨加入至濃硫酸和濃硝酸的混合溶液中，在0℃下攪拌混合均勻，再向混合溶液中加入高錳酸鉀，攪拌反應使石墨初步氧化，再將反應體系加熱至85℃使石墨完全氧化，最后向反應體系中加入過氧化氫溶液除去過量的高錳酸鉀，抽濾，依次用稀鹽酸和去離子水對得到的固體物進行洗滌，干燥后得到所述氧化石墨。

3.如權利要求2所述的石墨烯-硬碳復合材料的制備方法，其特征在于，所述濃硫酸的質量濃度為98%，所述濃硝酸的質量濃度為65%，所述過氧化氫溶液的質量分數為30%，每克所述石墨對應90～95mL濃硫酸、24～25mL濃硝酸、4～6g高錳酸鉀及6～10mL過氧化氫。

4.如權利要求1所述的石墨烯-硬碳復合材料的制備方法，其特征在于，所述氧化石墨烯懸浮液的濃度為0.5～2mg/mL。

5.如權利要求1所述的石墨烯-硬碳復合材料的制備方法，其特征在于，所述聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段共聚物是F127或P123。

6.一種采用如權利要求1～5中任一項所述的石墨烯-硬碳復合材料的制備方法制備的石墨烯-硬碳復合材料。

7.一種電化學電容器，包括在殼體內疊片設置的電極片、隔膜和電極片以及填充在所述殼體內的電解液，所述電極片包括集流體以及涂覆在所述集流體上的電極漿料，其特征在于，所述電極漿料包括混勻的粘結劑、導電劑以及如權利要求6所述的石墨烯-硬碳復合材料的制備方法制備的石墨烯-硬碳復合材料。

8.如權利要求7所述的電化學電容器，其特征在于，所述電解液為[BMIM][BF₄]、[BMIM][PF₆]或[EMIM][Tf₂N]；所述粘結劑為聚偏氟乙烯，所述導電劑為乙炔黑、活性炭或炭黑；所述集流體為鋁箔、銅箔或鎳箔。

9.如權利要求8所述的電化學電容器，其特征在于，所述石墨烯-硬碳復合材料、所述粘結劑及所述導電劑的質量比為85:5:10。

10.一種電化學電容器的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

將權利要6所述的石墨烯-硬碳復合材料、粘結劑與導電劑混合均勻，得到電極漿料；

將所述電極漿料涂覆在集流體上，干燥后切片得到電極片；

將兩個所述電極片配合隔膜疊片設置組裝成電芯，所述隔膜位于兩個所述電極片之間，再用殼體封裝所述電芯，注入電解液，得到所述電化學電容器。