[發(fā)明專利]一種碳材料及其制備方法、用于制備碳材料的裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710425358.2
• 申請日: 2017-06-08
• 公開（公告）號: CN107215861B
• 公開（公告）日: 2020-01-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 安軍偉
• 申請（專利權(quán)）人: 烏蘭察布市大盛石墨新材料股份有限公司
• 主分類號: C01B32/19
• 分類號: C01B32/19;C01B32/17
• 代理公司: 33250 杭州華進聯(lián)浙知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 李麗華

本發(fā)明涉及一種用于制備碳材料的裝置，該裝置為具有一容納空間的容器，所述容器的頂部為開口并設(shè)有可拆卸的蓋子，所述容器及蓋子的材料均為高密度石墨。本發(fā)明還提供一種利用所述裝置制備碳材料的方法，其包括以下步驟：(1)提供碳材料原料；(2)將所述碳材料原料置于所述容器內(nèi)，并將裝有碳材料原料的容器于1000攝氏度～3800攝氏度進行高溫石墨化處理，得到碳材料。本發(fā)明還提供一種碳材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及碳材料，尤其涉及一種用于制備碳材料的裝置、碳材料及其制備方法。

背景技術(shù)

碳材料如石墨烯和碳納米管的性能優(yōu)異，在手機觸摸屏、導(dǎo)電材料等有廣泛的應(yīng)用。石墨烯被認為是高性能的動力電池用導(dǎo)電劑的關(guān)鍵材料之一。

現(xiàn)有的碳納米管的制備方法一般為CVD氣相沉積法、電弧法等。然而，該方法所制造出的碳納米管均有缺陷。

現(xiàn)有的石墨烯的制備方法為化學(xué)氧化還原法、機械剝離法、CVD氣相沉積法等。然而，該些方法所制造出的石墨烯均有缺陷。比如，采用化學(xué)氧化還原法，雖然石墨烯的厚度較小，單層率高，但是在氧化過程對石墨烯會造成了較大破壞，產(chǎn)生空洞以及引入其他官能團、大量的硫元素、以及鐵鈷鎳錳等金屬雜質(zhì)，而大大影響石墨烯的電導(dǎo)率，導(dǎo)致后續(xù)應(yīng)用于電池時有損電池的性能。采用機械剝離法，雖然石墨烯的電導(dǎo)率高，但是存在石墨烯的厚度較厚、層數(shù)較多的缺點，而該方法最大問題是：所采用的原料為鱗片石墨、可膨脹石墨或者膨脹蠕蟲石墨，在通過液相或者氣相等方法進行物理機械剝離時，該原料的內(nèi)部帶有大量的硫元素，以及殘留的鐵鈷鎳錳鉀鈣等雜質(zhì)，雜質(zhì)的含量大大超標，因而會損害電池的性能。采用CVD氣相沉積法，雖然得到的石墨烯具有單層或者雙層的厚度較薄的特點，電導(dǎo)率極高，但是由于需利用帶有大量的金屬鎳等的基底，該基底需進行溶解剝離，導(dǎo)致石墨烯的產(chǎn)量極低，無法用作大規(guī)模的成噸級別的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，確有必要提供一種可用于大規(guī)模制備導(dǎo)電性能優(yōu)異的碳材料的裝置、制備方法、以及導(dǎo)電性能優(yōu)異的碳材料。

本發(fā)明提供一種用于制備碳材料的裝置，該裝置為具有一容納空間的容器，所述容器的頂部為開口并設(shè)有可拆卸的蓋子，所述容器及蓋子的材料均為高密度石墨。

優(yōu)選的，所述容器的內(nèi)壁設(shè)有至少一第一通孔以及與第一通孔配合且可拆卸的第一封孔件，所述第一封孔件的材料為高密度石墨；所述蓋子設(shè)有至少一第二通孔以及與第二通孔配合且可拆卸的第二封孔件，所述第二封孔件的材料為高密度石墨。

優(yōu)選的，所述高密度石墨為將石墨原料經(jīng)過高溫以及高壓處理得到的石墨，所述高密度石墨的密度為大于等于1.85g/cm³。

優(yōu)選的，將所述石墨原料經(jīng)過高溫具體是指將石墨原料在2500攝氏度～3000攝氏度的溫度下并被施加1個大氣壓～3.6個大氣壓的壓力處理。

本發(fā)明還提供一種利用上述裝置制備碳材料的方法，其包括以下步驟：

(1)提供碳材料原料；

(2)將所述碳材料原料置于所述容器內(nèi)，并將裝有碳材料原料的容器于1000攝氏度～3800攝氏度進行高溫石墨化處理，得到碳材料。

優(yōu)選的，步驟(2)中所述高溫石墨化處理的時間為10小時～1000小時。

優(yōu)選的，步驟(1)中所述碳材料原料為碳納米管原料或者石墨原料。

優(yōu)選的，在步驟(2)之前還包括一對石墨原料進行氧化及還原的步驟，具體為：將石墨原料進行氧化，得到氧化石墨，再將氧化石墨置于一匣缽中并在惰性氣氛中于1000攝氏度～1100攝氏度下進行還原，其中所述匣缽的材料為高密度石墨。

優(yōu)選的，所述匣缽包括匣缽主體和匣蓋，所述匣缽主體的頂部為開口，所述匣蓋蓋于匣缽主體的頂部，其中，