[發(fā)明專利]新型石墨烯膜電極制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710952942.3
• 申請(qǐng)日: 2017-10-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107768601B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-02-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱洋;邵蓉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京旭羽睿材料科技有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/1393
• 分類號(hào): H01M4/1393
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明公開(kāi)了一種新型石墨烯膜電極制備方法，分別取粉末狀的8—18重量份的石墨氧化物、1—3重量份的螯合劑、2—4重量份的鈦源以及2—4重量份的錳源，與PH值呈弱酸性的20—30重量份的水混合攪拌10min—20min后，靜置20min—30min，本發(fā)明的有益效果是：該發(fā)明一種新型石墨烯膜電極制備方法不僅將石墨內(nèi)部的大量雜質(zhì)氧化除去后，還對(duì)氧化石墨分散液進(jìn)行了濃縮處理，提高了石墨的濃度，增加了石墨烯在抽濾膜上的依附度，減少了石墨烯在抽濾膜上的流失，且石墨烯膜與抽濾膜通過(guò)高溫油脂的潤(rùn)滑后，再進(jìn)行分離，不易損傷石墨烯膜。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石墨烯膜電極制備方法，具體為一種新型石墨烯膜電極制備方法。

背景技術(shù)

石墨烯（是一種由碳原子以sp2雜化方式形成的蜂窩狀平面薄膜，是一種只有一個(gè)原子層厚度的準(zhǔn)二維材料，所以又叫做單原子層石墨。英國(guó)曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，用微機(jī)械剝離法成功從石墨中分離出石墨烯，因此共同獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。石墨烯常見(jiàn)的粉體生產(chǎn)的方法為機(jī)械剝離法、氧化還原法，薄膜生產(chǎn)方法為化學(xué)氣相沉積法（CVD）。由于其十分良好的強(qiáng)度、柔韌、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、光學(xué)特性，在物理學(xué)、材料學(xué)、電子信息、計(jì)算機(jī)、航空航天等領(lǐng)域都得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。

在儲(chǔ)能方面，石墨烯近年來(lái)也得到科研人員的大力研發(fā)。二維膜材料作為石墨烯可以實(shí)現(xiàn)功能化的一種形態(tài)也得到業(yè)界大力研究，如今層層自組裝緊密堆積的石墨烯膜表現(xiàn)出的高導(dǎo)電性、高強(qiáng)度以及優(yōu)異的韌性也是業(yè)界極為關(guān)注的。

現(xiàn)有的關(guān)于石墨烯膜的制備方法制備出的石墨烯膜純度低，用于制作電池中的電極時(shí)，發(fā)電效率差，因?yàn)槭┠ぴ谥苽鋾r(shí)，沒(méi)有經(jīng)過(guò)濃縮提純的處理，因此得到的石墨烯膜純度低，且會(huì)有部分石墨烯因?yàn)檫^(guò)度的稀釋，而無(wú)法與濾膜很好的依附，而流失，進(jìn)而造成了浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種新型石墨烯膜電極制備方法及其制作方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問(wèn)題。

本發(fā)明的目的是通過(guò)下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：一種新型石墨烯膜電極制備方法，包括如下工藝步驟：1）原液I的制備：分別取粉末狀的8—18重量份的石墨氧化物、1—3重量份的螯合劑、2—4重量份的鈦源以及2—4重量份的錳源，與pH值呈弱酸性的20—30重量份的水混合攪拌10min—20min后，靜置20min—30min，后再加入0.5—1重量份的螯合劑、0.8—1重量份的鈦源以及0.8—1重量份的錳源與pH值呈弱酸性的10—15重量份的水混合攪拌10min—20min后，靜置20min—30min得到原液I；2）原液II的制備：將原液II與強(qiáng)氧化劑溶液按照4:1的比例混合，在65°C—70°C的環(huán)境下，反復(fù)攪拌3次，得到原液II，每次攪拌5min—8min，且中間的間隔為6min—10min；3）原液III的制備：向步驟2）得到原液II中加入分散劑，攪拌5min—10min，后將原液I進(jìn)行超聲波分散處理，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%—50%的氧化石墨分散液即原液III；4）原液III的濃縮：將步驟3）得到的原液III置于70°C—85°C的干燥室內(nèi)進(jìn)行干燥，直至原液III內(nèi)水分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%以下；5）石墨烯膜的制備：將步驟4）得到濃縮的原液III倒入真空抽濾裝置的抽濾膜上，在超高真空的條件下，對(duì)濃縮的原液III進(jìn)行抽濾，進(jìn)而在抽濾膜上形成石墨烯膜；6）石墨烯膜的分離：取步驟5）中真空裝置內(nèi)帶有石墨烯膜的抽濾膜，浸泡于70°C—80°C硅油或脂肪酸酰胺中，浸泡1h—2h，后通過(guò)刮刀將石墨烯膜與抽濾膜分離；7）石墨烯膜的清潔和干燥：將步驟6）獲得的石墨烯膜用流動(dòng)的pH值弱堿性水沖洗30min—40min,后在70°C—85°C的干燥室內(nèi)干燥1h—2h。

所述步驟6）中用到的刮刀的刃口為圓錐形，且刃口寬度為1mm—1.4mm。

所述步驟3）中的分散劑為聚乙烯吡咯烷酮和聚乙烯醇中的一種或兩種。

所述步驟7）中的弱堿性水的pH值在7.35—7.45之間。