本發(fā)明涉及復(fù)合石墨烯材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種磁性導(dǎo)電的石墨烯電池材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

隨著人類社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)能源的需求量越來(lái)越大，煤、石油、天然氣等化石能源依然是目前能源供應(yīng)的主體，但化石能源是不可再生能源，化石能源的日益枯竭是人類社會(huì)發(fā)展面臨的一大挑戰(zhàn)。同時(shí)這些燃料也是環(huán)境污染的主要來(lái)源，尋找新型可再生的清潔能源成為當(dāng)今世界的主旋律。化學(xué)電源替代原始的化石能源能夠有效地緩解能源問(wèn)題及環(huán)境污染問(wèn)題，其中二次電源的發(fā)展有效地推進(jìn)了化學(xué)電源的發(fā)展。

鋰離子電池是一種二次充電電池，主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)工作，在充放電過(guò)程中，鋰離子在正負(fù)兩個(gè)電極之間往返嵌入和脫嵌。鋰電池內(nèi)部采用螺旋繞制或疊結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)，由正極、隔膜、負(fù)極、有機(jī)電解液、電池外殼組成。電池內(nèi)充有有機(jī)聚合物電解質(zhì)溶液。構(gòu)成整個(gè)聚合物鋰電充放電循環(huán)系統(tǒng)。鋰離子電池中正極材料占有較大比例，正負(fù)極材料的質(zhì)量比為3:1 ～ 4 ：1。鋰離子電池正極材料在鋰電池中占據(jù)核心地位，鋰離子電池正極材料的性能直接影響著鋰離子電池的的各項(xiàng)性能指標(biāo)，鋰電池的正極材料的成本也直接決定電池成本高低。目前商用鋰?yán)与姵氐恼龢O材料大多為磷酸鐵鋰、錳酸鋰、鈷酸鋰，鎳鈷錳酸鋰以及鎳鈷錳酸鋰( 三元材料) 中加入少量錳酸鋰。該些材料能量密度高、價(jià)格低廉、安全性優(yōu)異，特別適用于動(dòng)力電池的發(fā)展。但是這些正極材料的電阻率大、電極材料利用率低,導(dǎo)致鋰電池倍率低、內(nèi)熱高、利用率低。

石墨烯（Graphene）是由碳原子構(gòu)成的只有一層原子厚度的二維晶體。石墨烯具有最高的電子傳導(dǎo)速度，大約為光速的1/300。目前，對(duì)于石墨烯材料在發(fā)電和儲(chǔ)能領(lǐng)域的研究主要集中于利用石墨烯作為鋰電池和超級(jí)電容器的電極材料，但石墨烯材料的成本極高，導(dǎo)致鋰離子電池的成本太高，不利于推廣應(yīng)用。

因此，開(kāi)發(fā)一種石墨烯用量較少，但同樣具有優(yōu)良電子傳導(dǎo)速度的復(fù)合材料，以降低生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)石墨烯電池的推廣應(yīng)用就顯得尤為重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種磁性導(dǎo)電的石墨烯電池材料及其制備方法，通過(guò)采用特定原料進(jìn)行組合，配合相應(yīng)的生產(chǎn)工藝，得到了這種磁性導(dǎo)電的石墨烯電池材料，其導(dǎo)電效果優(yōu)良，且具備超順磁性，韌性強(qiáng)，整體成本較低，能夠滿足行業(yè)的要求，具有較好的應(yīng)用前景。

本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種磁性導(dǎo)電的石墨烯電池材料，由下列重量份的原料制成：環(huán)己烷二甲醇酯25-35份、EVA樹(shù)脂20-30份、磷酸三苯酯15-25份、馬來(lái)酰亞胺10-20份、六偏磷酸鈉10-15份、二甲苯8-12份、乙烯基甲醚8-10份、硼酸鋅5-8份、氧化鈦4-6份、石墨烯3-5份、玻璃纖維3-5份、白炭黑2-4份、促進(jìn)劑D 1-3份、分散劑3-5份、防老劑3-5份。

優(yōu)選地，所述的分散劑選自脂肪醇聚氧乙烯醚、二甲亞砜、椰油酸二乙醇酰胺、六甲基磷酸三胺中的一種或幾種。

優(yōu)選地，所述防老劑選自防老劑MBZ、防老劑RD、防老劑NBC、防老劑AW中的一種或幾種。

磁性導(dǎo)電的石墨烯電池材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）按照重量份稱取各原料；

（2）將石墨烯、玻璃纖維、白炭黑加入適量水，研磨3-5小時(shí)得到450-550目漿料，噴霧干燥得到粉狀物，噴霧干燥機(jī)進(jìn)風(fēng)溫度為250℃，出風(fēng)溫度180℃；

（3）將粉狀物加入硝酸，反應(yīng)5-15分鐘，烘干后送入混煉機(jī)中，然后依次加環(huán)己烷二甲醇酯、EVA樹(shù)脂、磷酸三苯酯、馬來(lái)酰亞胺、六偏磷酸鈉進(jìn)行混煉25-30min，混煉溫度為95-100℃，再加入二甲苯、乙烯基甲醚、硼酸鋅、氧化鈦、促進(jìn)劑D混煉5-10min；

（4）將混煉后的原料加入分散劑、防老劑，并添加20份去離子水，超聲處理2.5-3h得到原料懸浮液，超聲處理的頻率為25-30KHz，超聲處理的功率為1200-1300W；

(5)將超聲處理后的原料懸浮液進(jìn)行干燥，隨后投入雙螺桿擠出機(jī)，在370-390℃的溫度下熔融，過(guò)濾后擠出，雙螺桿擠出機(jī)的轉(zhuǎn)速為180-200rpm，擠出過(guò)程中壓強(qiáng)為15-18kPa；

（6）擠出后的原料進(jìn)行冷卻，隨后進(jìn)行拉伸，拉伸倍率為3.2-3.5 倍，最后在280℃條件下熱定型，得到磁性導(dǎo)電的石墨烯電池材料。

優(yōu)選地，所述步驟（5）中過(guò)濾具體是用450-500目的尼龍濾膜進(jìn)行真空抽濾25-30min，真空壓強(qiáng)為15-18kPa。

優(yōu)選地，所述步驟（6）中拉伸工藝的參數(shù)為：熱盤(pán)溫度為75-85℃，熱板溫度為130-135℃，拉伸倍率為3.3倍。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果為：

（1）本發(fā)明的磁性導(dǎo)電的石墨烯電池材料以環(huán)己烷二甲醇酯、EVA樹(shù)脂、磷酸三苯酯、馬來(lái)酰亞胺為主要成分，通過(guò)加入六偏磷酸鈉、二甲苯、乙烯基甲醚、硼酸鋅、氧化鈦、石墨烯、玻璃纖維、白炭黑、促進(jìn)劑D、分散劑、防老劑，輔以研磨、噴霧干燥、酸化、混煉、超聲、擠出、拉伸、熱定型等工藝，使得制備而成的磁性導(dǎo)電的石墨烯電池材料，其導(dǎo)電效果優(yōu)良，且具備超順磁性，韌性強(qiáng)，具有較好的應(yīng)用前景。

（2）本發(fā)明的磁性導(dǎo)電的石墨烯電池材料原料易得、工藝簡(jiǎn)單，適于大規(guī)模工業(yè)化運(yùn)用，實(shí)用性強(qiáng)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施例1

（1）稱取環(huán)己烷二甲醇酯25份、EVA樹(shù)脂20份、磷酸三苯酯15份、馬來(lái)酰亞胺10份、六偏磷酸鈉10份、二甲苯8份、乙烯基甲醚8份、硼酸鋅5份、氧化鈦4份、石墨烯3份、玻璃纖維3份、白炭黑2份、促進(jìn)劑D 1份、脂肪醇聚氧乙烯醚3份、防老劑MBZ3份；

（2）將石墨烯、玻璃纖維、白炭黑加入適量水，研磨3小時(shí)得到450目漿料，噴霧干燥得到粉狀物，噴霧干燥機(jī)進(jìn)風(fēng)溫度為250℃，出風(fēng)溫度180℃；

（3）將粉狀物加入硝酸，反應(yīng)5分鐘，烘干后送入混煉機(jī)中，然后依次加環(huán)己烷二甲醇酯、EVA樹(shù)脂、磷酸三苯酯、馬來(lái)酰亞胺、六偏磷酸鈉進(jìn)行混煉25min，混煉溫度為95℃，再加入二甲苯、乙烯基甲醚、硼酸鋅、氧化鈦、促進(jìn)劑D混煉5min；

（4）將混煉后的原料加入脂肪醇聚氧乙烯醚、防老劑MBZ，并添加20份去離子水，超聲處理2.5h得到原料懸浮液，超聲處理的頻率為25KHz，超聲處理的功率為1200W；

(5)將超聲處理后的原料懸浮液進(jìn)行干燥，隨后投入雙螺桿擠出機(jī)，在370℃的溫度下熔融，過(guò)濾后擠出，過(guò)濾是用450目的尼龍濾膜進(jìn)行真空抽濾25min，真空壓強(qiáng)為15kPa，雙螺桿擠出機(jī)的轉(zhuǎn)速為180rpm，擠出過(guò)程中壓強(qiáng)為15kPa；

（6）擠出后的原料進(jìn)行冷卻，隨后進(jìn)行拉伸，拉伸工藝的參數(shù)為：熱盤(pán)溫度為75℃，熱板溫度為130℃，拉伸倍率為3.3倍，最后在280℃條件下熱定型，得到磁性導(dǎo)電的石墨烯電池材料。

制得的磁性導(dǎo)電的石墨烯電池材料測(cè)試結(jié)果如表1所示。

實(shí)施例2

（1）稱取環(huán)己烷二甲醇酯30份、EVA樹(shù)脂25份、磷酸三苯酯20份、馬來(lái)酰亞胺15份、六偏磷酸鈉12份、二甲苯10份、乙烯基甲醚9份、硼酸鋅6份、氧化鈦5份、石墨烯4份、玻璃纖維4份、白炭黑3份、促進(jìn)劑D2份、二甲亞砜4份、防老劑RD4份；

（2）將石墨烯、玻璃纖維、白炭黑加入適量水，研磨4小時(shí)得到500目漿料，噴霧干燥得到粉狀物，噴霧干燥機(jī)進(jìn)風(fēng)溫度為250℃，出風(fēng)溫度180℃；

（3）將粉狀物加入硝酸，反應(yīng)10分鐘，烘干后送入混煉機(jī)中，然后依次加環(huán)己烷二甲醇酯、EVA樹(shù)脂、磷酸三苯酯、馬來(lái)酰亞胺、六偏磷酸鈉進(jìn)行混煉28min，混煉溫度為98℃，再加入二甲苯、乙烯基甲醚、硼酸鋅、氧化鈦、促進(jìn)劑D混煉7min；

（4）將混煉后的原料加入二甲亞砜、防老劑RD，并添加20份去離子水，超聲處理2.8 h得到原料懸浮液，超聲處理的頻率為27KHz，超聲處理的功率為1250W；

(5)將超聲處理后的原料懸浮液進(jìn)行干燥，隨后投入雙螺桿擠出機(jī)，在375℃的溫度下熔融，過(guò)濾后擠出，過(guò)濾是用450目的尼龍濾膜進(jìn)行真空抽濾28min，真空壓強(qiáng)為17kPa，雙螺桿擠出機(jī)的轉(zhuǎn)速為190rpm，擠出過(guò)程中壓強(qiáng)為17kPa；

（6）擠出后的原料進(jìn)行冷卻，隨后進(jìn)行拉伸，拉伸工藝的參數(shù)為：熱盤(pán)溫度為80℃，熱板溫度為133℃，拉伸倍率為3.3倍，最后在280℃條件下熱定型，得到磁性導(dǎo)電的石墨烯電池材料。

制得的磁性導(dǎo)電的石墨烯電池材料測(cè)試結(jié)果如表1所示。

實(shí)施例3

（1）稱取環(huán)己烷二甲醇酯35份、EVA樹(shù)脂30份、磷酸三苯酯25份、馬來(lái)酰亞胺20份、六偏磷酸鈉15份、二甲苯12份、乙烯基甲醚10份、硼酸鋅8份、氧化鈦6份、石墨烯5份、玻璃纖維5份、白炭黑4份、促進(jìn)劑D3份、椰油酸二乙醇酰胺5份、防老劑NBC5份；

（2）將石墨烯、玻璃纖維、白炭黑加入適量水，研磨5小時(shí)得到550目漿料，噴霧干燥得到粉狀物，噴霧干燥機(jī)進(jìn)風(fēng)溫度為250℃，出風(fēng)溫度180℃；

（3）將粉狀物加入硝酸，反應(yīng)15分鐘，烘干后送入混煉機(jī)中，然后依次加環(huán)己烷二甲醇酯、EVA樹(shù)脂、磷酸三苯酯、馬來(lái)酰亞胺、六偏磷酸鈉進(jìn)行混煉30min，混煉溫度為100℃，再加入二甲苯、乙烯基甲醚、硼酸鋅、氧化鈦、促進(jìn)劑D混煉10min；

（4）將混煉后的原料加入椰油酸二乙醇酰胺、防老劑NBC，并添加20份去離子水，超聲處理3h得到原料懸浮液，超聲處理的頻率為30KHz，超聲處理的功率為1300W；

(5)將超聲處理后的原料懸浮液進(jìn)行干燥，隨后投入雙螺桿擠出機(jī)，在385℃的溫度下熔融，過(guò)濾后擠出，過(guò)濾是用500目的尼龍濾膜進(jìn)行真空抽濾30min，真空壓強(qiáng)為18kPa，雙螺桿擠出機(jī)的轉(zhuǎn)速為200rpm，擠出過(guò)程中壓強(qiáng)為18kPa；

（6）擠出后的原料進(jìn)行冷卻，隨后進(jìn)行拉伸，拉伸工藝的參數(shù)為：熱盤(pán)溫度為85℃，熱板溫度為135℃，拉伸倍率為3.3倍，最后在280℃條件下熱定型，得到磁性導(dǎo)電的石墨烯電池材料。

制得的磁性導(dǎo)電的石墨烯電池材料測(cè)試結(jié)果如表1所示。

實(shí)施例4

（1）稱取環(huán)己烷二甲醇酯25份、EVA樹(shù)脂30份、磷酸三苯酯15份、馬來(lái)酰亞胺20份、六偏磷酸鈉10份、二甲苯12份、乙烯基甲醚8份、硼酸鋅8份、氧化鈦4份、石墨烯5份、玻璃纖維3份、白炭黑4份、促進(jìn)劑D 1份、六甲基磷酸三胺5份、防老劑AW3份；

（2）將石墨烯、玻璃纖維、白炭黑加入適量水，研磨5小時(shí)得到450目漿料，噴霧干燥得到粉狀物，噴霧干燥機(jī)進(jìn)風(fēng)溫度為250℃，出風(fēng)溫度180℃；

（3）將粉狀物加入硝酸，反應(yīng)15分鐘，烘干后送入混煉機(jī)中，然后依次加環(huán)己烷二甲醇酯、EVA樹(shù)脂、磷酸三苯酯、馬來(lái)酰亞胺、六偏磷酸鈉進(jìn)行混煉25min，混煉溫度為100℃，再加入二甲苯、乙烯基甲醚、硼酸鋅、氧化鈦、促進(jìn)劑D混煉5min；

（4）將混煉后的原料加入六甲基磷酸三胺、防老劑AW，并添加20份去離子水，超聲處理3h得到原料懸浮液，超聲處理的頻率為25KHz，超聲處理的功率為1300W；

(5)將超聲處理后的原料懸浮液進(jìn)行干燥，隨后投入雙螺桿擠出機(jī)，在390℃的溫度下熔融，過(guò)濾后擠出，過(guò)濾是用450目的尼龍濾膜進(jìn)行真空抽濾30min，真空壓強(qiáng)為15kPa，雙螺桿擠出機(jī)的轉(zhuǎn)速為200rpm，擠出過(guò)程中壓強(qiáng)為15kPa；

（6）擠出后的原料進(jìn)行冷卻，隨后進(jìn)行拉伸，拉伸工藝的參數(shù)為：熱盤(pán)溫度為85℃，熱板溫度為130℃，拉伸倍率為3.3倍，最后在280℃條件下熱定型，得到磁性導(dǎo)電的石墨烯電池材料。

制得的磁性導(dǎo)電的石墨烯電池材料測(cè)試結(jié)果如表1所示。

對(duì)比例1

（1）稱取環(huán)己烷二甲醇酯25份、EVA樹(shù)脂20份、磷酸三苯酯15份、六偏磷酸鈉10份、二甲苯8份、乙烯基甲醚8份、硼酸鋅5份、氧化鈦4份、石墨烯3份、玻璃纖維3份、促進(jìn)劑D 1份、脂肪醇聚氧乙烯醚3份、防老劑MBZ 3份；

（2）將石墨烯、玻璃纖維加入適量水，研磨3小時(shí)得到450目漿料，噴霧干燥得到粉狀物，噴霧干燥機(jī)進(jìn)風(fēng)溫度為250℃，出風(fēng)溫度180℃；

（3）將粉狀物加入硝酸，反應(yīng)5分鐘，烘干后送入混煉機(jī)中，然后依次加環(huán)己烷二甲醇酯、EVA樹(shù)脂、磷酸三苯酯、六偏磷酸鈉進(jìn)行混煉25min，混煉溫度為95℃，再加入二甲苯、乙烯基甲醚、硼酸鋅、氧化鈦、促進(jìn)劑D混煉5min；

（4）將混煉后的原料加入脂肪醇聚氧乙烯醚、防老劑MBZ，并添加20份去離子水，超聲處理2.5h得到原料懸浮液，超聲處理的頻率為25KHz，超聲處理的功率為1200W；

(5)將超聲處理后的原料懸浮液進(jìn)行干燥，隨后投入雙螺桿擠出機(jī)，在370℃的溫度下熔融，過(guò)濾后擠出，過(guò)濾是用450目的尼龍濾膜進(jìn)行真空抽濾25min，真空壓強(qiáng)為15kPa，雙螺桿擠出機(jī)的轉(zhuǎn)速為180rpm，擠出過(guò)程中壓強(qiáng)為15kPa；

（6）擠出后的原料進(jìn)行冷卻，隨后進(jìn)行拉伸，拉伸工藝的參數(shù)為：熱盤(pán)溫度為75℃，熱板溫度為130℃，拉伸倍率為3.3倍，最后在280℃條件下熱定型，得到磁性導(dǎo)電的石墨烯電池材料。

制得的磁性導(dǎo)電的石墨烯電池材料測(cè)試結(jié)果如表1所示。

對(duì)比例2

（1）稱取環(huán)己烷二甲醇酯35份、EVA樹(shù)脂30份、馬來(lái)酰亞胺20份、六偏磷酸鈉15份、二甲苯12份、乙烯基甲醚10份、硼酸鋅8份、氧化鈦6份、石墨烯5份、白炭黑4份、促進(jìn)劑D 3份、椰油酸二乙醇酰胺5份、防老劑NBC 5份；

（2）將石墨烯、白炭黑加入適量水，研磨5小時(shí)得到550目漿料，噴霧干燥得到粉狀物，噴霧干燥機(jī)進(jìn)風(fēng)溫度為250℃，出風(fēng)溫度180℃；

（3）將粉狀物加入硝酸，反應(yīng)15分鐘，烘干后送入混煉機(jī)中，然后依次加環(huán)己烷二甲醇酯、EVA樹(shù)脂、馬來(lái)酰亞胺、六偏磷酸鈉進(jìn)行混煉30min，混煉溫度為100℃，再加入二甲苯、乙烯基甲醚、硼酸鋅、氧化鈦、促進(jìn)劑D混煉10min；

（4）將混煉后的原料加入椰油酸二乙醇酰胺、防老劑NBC，并添加20份去離子水，超聲處理3h得到原料懸浮液，超聲處理的頻率為30KHz，超聲處理的功率為1300W；

(5)將超聲處理后的原料懸浮液進(jìn)行干燥，隨后投入雙螺桿擠出機(jī)，在390℃的溫度下熔融，過(guò)濾后擠出，過(guò)濾是用500目的尼龍濾膜進(jìn)行真空抽濾30min，真空壓強(qiáng)為18kPa，雙螺桿擠出機(jī)的轉(zhuǎn)速為200rpm，擠出過(guò)程中壓強(qiáng)為18kPa；

（6）擠出后的原料進(jìn)行冷卻，隨后進(jìn)行拉伸，拉伸工藝的參數(shù)為：熱盤(pán)溫度為85℃，熱板溫度為135℃，拉伸倍率為3.3倍，最后在280℃條件下熱定型，得到磁性導(dǎo)電的石墨烯電池材料。

制得的磁性導(dǎo)電的石墨烯電池材料測(cè)試結(jié)果如表1所示。

將實(shí)施例1-4和對(duì)比例1-2的磁性導(dǎo)電的石墨烯電池材料分別進(jìn)行性能測(cè)試。

表1

本發(fā)明的磁性導(dǎo)電的石墨烯電池材料以環(huán)己烷二甲醇酯、EVA樹(shù)脂、磷酸三苯酯、馬來(lái)酰亞胺、六偏磷酸鈉、二甲苯、乙烯基甲醚、硼酸鋅、氧化鈦、石墨烯、玻璃纖維、白炭黑、促進(jìn)劑D、分散劑、防老劑為原料，配合研磨、噴霧干燥、酸化、混煉、超聲、擠出、拉伸、熱定型等工藝，使得制備而成的磁性導(dǎo)電的石墨烯電池材料導(dǎo)電效果優(yōu)良，且具備超順磁性，韌性強(qiáng)，整體成本較低，能夠滿足行業(yè)的要求，具有較好的應(yīng)用前景。本發(fā)明的磁性導(dǎo)電的石墨烯電池材料原料易得、工藝簡(jiǎn)單，適于大規(guī)模工業(yè)化運(yùn)用，實(shí)用性強(qiáng)。

以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說(shuō)明書(shū)內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。