[發(fā)明專(zhuān)利]一種改性石墨烯及其在超級(jí)電容器復(fù)合材料的應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810702351.5
• 申請(qǐng)日: 2018-06-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108806997A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃敏春
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 鹿寨鹿康科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01G11/24
• 分類(lèi)號(hào): H01G11/24;H01G11/30;H01G11/32;H01G11/48;H01G11/86
• 代理公司: 南寧東智知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 45117
• 代理人: 汪治興;巢雄輝

本發(fā)明公開(kāi)了一種改性石墨烯及其在超級(jí)電容器復(fù)合材料的應(yīng)用，所述超級(jí)電容器復(fù)合材料包括如下重量份數(shù)的原料：改性石墨烯40?70份、活性炭50?100份、鉻酸鑭3?6份、硫銦銅礦5?10份、八苯基籠形倍半硅氧烷2?4份、聚乙二醇脫氫樅酸酯0.5?2份、N?苯基馬來(lái)酰亞胺?苯乙烯共聚物1?3份、粘結(jié)劑3?5份和溶劑100?150份。所用的石墨烯經(jīng)過(guò)季戊四醇棕櫚酸酯、琥珀酸酯磺酸化氫化蓖麻油和硅烷偶聯(lián)劑改性而得到，可有效防止反應(yīng)體系尤其是石墨烯的團(tuán)聚及提高各組分的相容性，可以大幅提升電容器的導(dǎo)電性，提高電容器的比表面積。制得的超級(jí)電容器電極具有高比表面積、高比電容、高導(dǎo)電性、循環(huán)穩(wěn)定性好、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，市場(chǎng)前景廣闊。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石墨烯復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種改性石墨烯及其在超級(jí)電容器復(fù)合材料的應(yīng)用。

背景技術(shù)

超級(jí)電容器又叫雙電層電容器，是一種新型儲(chǔ)能裝置，它具有充電時(shí)間短、使用壽命長(zhǎng)、溫度特性好、節(jié)約能源和綠色環(huán)保等特點(diǎn)，在電動(dòng)汽車(chē)、電子產(chǎn)品等方面有著巨大的市場(chǎng)潛力。目前，超級(jí)電容器的電極材料主要是活性炭，它具有比表面積較大、容量大、催化性能、穩(wěn)定性能和電化學(xué)性能良好的優(yōu)點(diǎn)，但隨著市場(chǎng)對(duì)于超級(jí)電容器電池性能要求的不斷提高，活性炭的功率密度和能量密度已經(jīng)很難滿(mǎn)足科技的迅猛發(fā)展。

石墨烯(Graphene)是一種由碳原子構(gòu)成的單層片狀結(jié)構(gòu)的新材料，是只有一個(gè)碳原子厚度的二維材料。石墨烯是已知的世上最薄、最堅(jiān)硬的納米材料，單層石墨烯幾乎是完全透明的，只吸收2.3％的光；導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)5300W/m·K，高于碳納米管和金剛石，常溫下其電子遷移率超過(guò)15000cm²/V·s，比納米碳管或硅晶體高，而電阻率只約10^-8Ω·m，比銅或銀更低，還具有極高的比表面積。石墨烯在航空航天、新能源電池的電池材料、傳感器方面、納米電子學(xué)、高性能納電子器件、復(fù)合材料、場(chǎng)發(fā)射材料、氣體傳感器及能量存儲(chǔ)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。然而以石墨烯為代表的納米材料在使用中因?yàn)閳F(tuán)聚等原因而導(dǎo)致其加工和使用性能顯著下降，從而嚴(yán)重限制了石墨烯的應(yīng)用。雖然當(dāng)今已經(jīng)有不少的研究報(bào)道在石墨烯表面引入羧基、羰基、長(zhǎng)碳鏈脂肪酸等官能團(tuán)，使得石墨烯的分散性有所改善，但的團(tuán)聚問(wèn)題仍然存在。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種改性石墨烯及其在超級(jí)電容器復(fù)合材料的應(yīng)用。本發(fā)明以石墨烯作為超級(jí)電容器的填充料，使用的石墨烯經(jīng)過(guò)改性后能夠提高其分散性和相容性，作為電容器材料時(shí)能夠發(fā)揮高比表面、高導(dǎo)電的性能，大幅度提升超級(jí)電容器的導(dǎo)電性和循環(huán)穩(wěn)定性。

為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明的第一目的在于提供一種超級(jí)電容器用石墨烯的改性方法，所述改性方法包括如下步驟：

(1)將氧化石墨烯、乙醇和正丁醇加入超聲波反應(yīng)器，在常溫下超聲攪拌1-2h，得石墨烯分散液；

(1)在石墨烯分散液中加入由季戊四醇棕櫚酸酯、琥珀酸酯磺酸化氫化蓖麻油和硅烷偶聯(lián)劑組成的改性劑，繼續(xù)進(jìn)行超聲攪拌進(jìn)行表面改性，得改性混合液；

(3)將改性混合液過(guò)濾后，回收溶劑，干燥，即得改性石墨烯。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案：所述氧化石墨烯、乙醇和正丁醇的比例為1g:5-10mL:1-3mL。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案：所述改性劑的加入量為石墨烯重量的3-5％。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案：所述改性劑中季戊四醇棕櫚酸酯、琥珀酸酯磺酸化氫化蓖麻油和硅烷偶聯(lián)劑的質(zhì)量比為1:1-3:0.1-0.5。