一種活性炭復合石墨烯泡沫電極片的制備方法技術

本發明專利技術提供一種活性炭復合石墨烯泡沫電極片的制備方法，包括以下幾個步驟：步驟（1）將氧化石墨和聚丙烯晴加入到球磨機中球磨，然后將球磨后的混合物加入到乙醇與水的混合溶液中超聲分散，形成懸浮液；步驟（2）將泡沫鎳在上述懸浮液中浸泡，蒸干溶劑，再放入氫氮混合氣保護的馬弗爐內反應，反應完全后自然冷卻；步驟（3）將上述的產物浸漬于鹽酸中，反應，反應完全后得到泡沫石墨烯；步驟（4）將活性炭加入到無水乙醇中，超聲形成懸浮液，再將含有活性炭的乙醇懸浮液滴定涂布到泡沫石墨烯上，干燥，冷卻后錕壓得到電極片。該方法制備的電極片不需要像常規電極片中添加粘結劑和導電劑，降低了材料的成本。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于超級電容器
，特別是涉及一種活性炭復合石墨烯泡沫電極片的制備方法。
技術介紹
石墨烯是一種新型碳納米材料，由單層sp2碳原子緊密堆積成二維蜂窩狀結構。石墨烯具有優異的電學、熱學、光學和力學性能。同時石墨烯高的理論比表面積和優異的電導率決定了其作為電極材料在電化學儲能器件的巨大潛力。石墨烯獨特的二維結構和出色的物理特性，使其在超級電容器中的應用具有極大地潛力。與傳統德爾多孔碳材料相比，石墨烯具有非常高的導電性，大的比表面積及大量的層間構造，從而成為雙電層電容器較有前景的電極材料的選擇。但是石墨烯在制備過程中容易發生堆疊，影響石墨烯材料在電解質中的分散性和表面可浸潤性，降低了石墨烯材料的有效比表面積和電導率。因此，避免石墨烯堆疊是制備高能量密度和高功率密度石墨烯超級電容器的技術難題。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是提供一種活性炭復合石墨烯泡沫電極片的制備方法，該方法制備的高比表面積、高導電石墨烯泡沫復合電極片既可以充當集流體，又可以充當活性材料，負載活性炭后又可以增加電極的容量，同時還可以簡化了超級電容器制備的工藝過程，降低了其工藝成本。本專利技術提供一種活性炭復合石墨烯泡沫電極片的制備方法為：步驟（1）將氧化石墨和聚丙烯晴加入到球磨機中球磨30-60min，然后將球磨后的混合物加入到乙醇與水的混合溶液中超聲分散，形成濃度1-20g/L的懸浮液。步驟（2）將泡沫鎳在上述懸浮液中浸泡10-60min，蒸干溶劑，再放入氫氮混合氣保護的馬弗爐內800-1100℃反應1-10h，反應完全后自然冷卻。步驟（3）將上述的產物浸漬于1-3mol/L的鹽酸中，60-80℃反應5-10h，反應完全后得到泡沫石墨烯。步驟（4）將活性炭加入到無水乙醇中，超聲10-30min形成懸浮液，再將含有活性炭的乙醇懸浮液滴定涂布到泡沫石墨烯上，干燥，冷卻后錕壓得到電極片。進一步地，所述步驟（1）中球磨時間為30-60min；進一步地，所述步驟（1）中聚丙烯晴的質量為氧化石墨質量的0.01-5%；進一步地，所述步驟（1）中乙醇與水的混合溶液中乙醇與水的體積比為0.25-4；進一步地，所述步驟（1）在氧化石墨懸浮液的濃度為1-20g/L的懸浮液；進一步地，所述步驟（2）中泡沫鎳浸泡在氧化石墨懸浮液中的時間為10-60min；進一步地，所述步驟（2）中馬弗爐內的氣氛為含5%氫氣的氫氮混合氣；進一步地，所述步驟（2）在馬弗爐內的反應溫度為800-1100℃，反應時間為1-10h；進一步地，所述步驟（3）中鹽酸濃度為1-3mol/L；進一步地，所述步驟（3）在鹽酸中的反應溫度為60-80℃，反應時間為5-10h；進一步地，所述步驟（4）中活性炭乙醇懸浮液的質量濃度為30-70%；進一步地，所述步驟（4）中超聲時間為10-30min；進一步地，所述步驟（4）中得到的電極片的厚度為100-500um。本專利技術具有如下有益效果：（1）高比表面積、高導電率的石墨烯泡沫既作為集流體又作為活性材料，簡化了制備工藝，降低了成本；（2）活性炭負載后石墨烯和活性炭都可以發揮容量，可以有效增加電極的容量；（3）石墨烯泡沫的多孔結構能夠提供有效的電子和離子傳導通道，實現高能量密度和高功率密度；（4）該方法制備的電極片不需要像常規電極片中添加粘結劑和導電劑，降低了材料的成本。附圖說明圖1是本專利技術制備工藝流程圖。具體實施方式下面結合附圖，對本專利技術的較優的實施例作進一步的詳細說明：實施例1（1）將10g氧化石墨和0.001g聚丙烯晴加入到球磨機中球磨30min，然后將球磨后的混合物加入到乙醇與水體積比為0.25的混合溶液中超聲分散，形成濃度1g/L的懸浮液。（2）將泡沫鎳在上述懸浮液中浸泡10min，蒸干溶劑，再放入含5%氫氣的氫氮混合氣保護的馬弗爐內800℃反應10h，反應完全后自然冷卻。（3）將上述的產物浸漬于1mol/L的鹽酸中，60℃反應10h，反應完全后得到泡沫石墨烯。（4）將活性炭加入到無水乙醇中，超聲10min形成質量濃度為30%懸浮液，再將含有活性炭的乙醇懸浮液滴定涂布到泡沫石墨烯上，干燥，然后放入馬弗爐內200℃退火60min，冷卻后錕壓得到電極片。（5）按照通常超級電容器的制備工藝將電極片、隔膜和電極片通過疊層的方式組成電芯，然后注入電解液，注入的電解液為1mol/LEt4NBF4的AN溶液，封口，得到超級電容器。實施例2（1）將10g氧化石墨和0.5g聚丙烯晴加入到球磨機中球磨60min，然后將球磨后的混合物加入到乙醇與水體積比為4的混合溶液中超聲分散，形成濃度20g/L的懸浮液。（2）將泡沫鎳在上述懸浮液中浸泡60min，蒸干溶劑，再放入含5%氫氣的氫氮混合氣保護的馬弗爐內1100℃反應1h，反應完全后自然冷卻。（3）將上述的產物浸漬于3mol/L的鹽酸中，80℃反應5h，反應完全后得到泡沫石墨烯。（4）將活性炭加入到無水乙醇中，超聲10-30min形成質量濃度為70%懸浮液，再將含有活性炭的乙醇懸浮液滴定涂布到泡沫石墨烯上，干燥，然后放入馬弗爐內300℃退火30min，冷卻后錕壓得到電極片。（5）按照通常超級電容器的制備工藝將電極片、隔膜和電極片通過疊層的方式組成電芯，然后注入電解液，注入的電解液為1mol/LEt4NBF4的AN溶液，封口，得到超級電容器。實施例3（1）將10g氧化石墨和0.1g聚丙烯晴加入到球磨機中球磨45min，然后將球磨后的混合物加入到乙醇與水體積比為0.5的混合溶液中超聲分散，形成濃度3g/L的懸浮液。（2）將泡沫鎳在上述懸浮液中浸泡30min，蒸干溶劑，再放入含5%氫氣的氫氮混合氣保護的馬弗爐內900℃反應5h，反應完全后自然冷卻。（3）將上述的產物浸漬于2mol/L的鹽酸中，75℃反應7h，反應完全后得到泡沫石墨烯。（4）將活性炭加入到無水乙醇中，超聲20min形成質量濃度為50%懸浮液，再將含有活性炭的乙醇懸浮液滴定涂布到泡沫石墨烯上，干燥，然后放入馬弗爐內250℃退火450min，冷卻后錕壓得到電極片。（5）按照通常超級電容器的制備工藝將電極片、隔膜和電極片通過疊層的方式組成電芯，然后注入電解液，注入的電解液為1mol/LEt4NBF4的AN溶液，封口，得到超級電容器。實施例4（1）將10g氧化石墨和3g聚丙烯晴加入到球磨機中球磨40min，然后將球磨后的混合物加入到乙醇與水體積比為2的混合溶液中超聲分散，形成濃度10g/L的懸浮液。（2）將泡沫鎳在上述懸浮液中浸泡50min，蒸干溶劑，再放入含5%氫氣的氫氮混合氣保護的馬弗爐內1000℃反應3h，反應完全后自然冷卻。（3）將上述的產物浸漬于1.5mol/L的鹽酸中，65℃反應9h，反應完全后得到泡沫石墨烯。（4）將活性炭加入到無水乙醇中，超聲15min形成質量濃度為50%懸浮液，再將含有活性炭的乙醇懸浮液滴定涂布到泡沫石墨烯上，干燥，然后放入馬弗爐內220℃退火40min，冷卻后錕壓得到電極片。（5）按照通常超級電容器的制備工藝將電極片、隔膜和電極片通過疊層的方式組成電芯，然后注入電解液，注入的電解液為1mol/LEt4NBF4的AN溶液，封口，得到超級電容器。實施例5（1）將10g氧化石墨和1g聚丙烯本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種活性炭復合石墨烯泡沫電極片的制備方法，其特征在于，包括以下幾個步驟：步驟（1）將氧化石墨和聚丙烯晴加入到球磨機中球磨，然后將球磨后的混合物加入到乙醇與水的混合溶液中超聲分散，形成懸浮液；步驟（2）將泡沫鎳在上述懸浮液中浸泡，蒸干溶劑，再放入氫氮混合氣保護的馬弗爐內反應，反應完全后自然冷卻；步驟（3）將上述的產物浸漬于鹽酸中，反應，反應完全后得到泡沫石墨烯；步驟（4）將活性炭加入到無水乙醇中，超聲形成懸浮液，再將含有活性炭的乙醇懸浮液滴定涂布到泡沫石墨烯上，干燥，冷卻后錕壓得到電極片。

【技術特征摘要】
1.一種活性炭復合石墨烯泡沫電極片的制備方法，其特征在于，包括以下幾個步驟：步驟（1）將氧化石墨和聚丙烯晴加入到球磨機中球磨，然后將球磨后的混合物加入到乙醇與水的混合溶液中超聲分散，形成懸浮液；步驟（2）將泡沫鎳在上述懸浮液中浸泡，蒸干溶劑，再放入氫氮混合氣保護的馬弗爐內反應，反應完全后自然冷卻；步驟（3）將上述的產物浸漬于鹽酸中，反應，反應完全后得到泡沫石墨烯；步驟（4）將活性炭加入到無水乙醇中，超聲形成懸浮液，再將含有活性炭的乙醇懸浮液滴定涂布到泡沫石墨烯上，干燥，冷卻后錕壓得到電極片。2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟（1）中球磨時間為30-60min。3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟（1）中聚丙烯晴的質量為氧化石墨質量的0.01-5%。4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟（1）中乙醇與水的混合溶液中乙醇與水的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：肖麗芳，鐘玲瓏，
申請(專利權)人：肖麗芳，
類型：發明
國別省市：廣東;44