本發(fā)明屬于超級電容器
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別是涉及一種碳納米管復(fù)合石墨烯泡沫電極片的制備方法。
背景技術(shù)：
：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(jié)構(gòu)。石墨烯具有優(yōu)異的電學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)和力學(xué)性能。同時(shí)石墨烯高的理論比表面積和優(yōu)異的電導(dǎo)率決定了其作為電極材料在電化學(xué)儲(chǔ)能器件的巨大潛力。石墨烯獨(dú)特的二維結(jié)構(gòu)和出色的物理特性，使其在超級電容器中的應(yīng)用具有極大地潛力。與傳統(tǒng)德爾多孔碳材料相比，石墨烯具有非常高的導(dǎo)電性，大的比表面積及大量的層間構(gòu)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(fā)生堆疊，影響石墨烯材料在電解質(zhì)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(dǎo)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(shù)難題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種碳納米管復(fù)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(dǎo)電石墨烯泡沫復(fù)合電極片既可以充當(dāng)集流體，又可以充當(dāng)活性材料，負(fù)載碳納米管后又可以增加電極的容量，同時(shí)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。本發(fā)明提供一種碳納米管復(fù)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(jī)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(hù)的馬弗爐內(nèi)800-1100℃反應(yīng)1-10h，反應(yīng)完全后自然冷卻。步驟（3）將上述的產(chǎn)物浸漬于1-3mol/L的鹽酸中，60-80℃反應(yīng)5-10h，反應(yīng)完全后得到泡沫石墨烯。步驟（4）將碳納米管加入到無水乙醇中，超聲10-30min形成懸浮液，再將含有碳納米管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(jìn)一步地，所述步驟（1）中球磨時(shí)間為30-60min；進(jìn)一步地，所述步驟（1）中聚丙烯晴的質(zhì)量為氧化石墨質(zhì)量的0.01-5%；進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(shí)間為10-60min；進(jìn)一步地，所述步驟（2）中馬弗爐內(nèi)的氣氛為含5%氫氣的氫氮混合氣；進(jìn)一步地，所述步驟（2）在馬弗爐內(nèi)的反應(yīng)溫度為800-1100℃，反應(yīng)時(shí)間為1-10h；進(jìn)一步地，所述步驟（3）中鹽酸濃度為1-3mol/L；進(jìn)一步地，所述步驟（3）在鹽酸中的反應(yīng)溫度為60-80℃，反應(yīng)時(shí)間為5-10h；進(jìn)一步地，所述步驟（4）中碳納米管乙醇懸浮液的質(zhì)量濃度為30-70%；進(jìn)一步地，所述步驟（4）中超聲時(shí)間為10-30min；進(jìn)一步地，所述步驟（4）中得到的電極片的厚度為100-500um。本發(fā)明具有如下有益效果：（1）高比表面積、高導(dǎo)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）碳納米管負(fù)載后石墨烯和碳納米管都可以發(fā)揮容量，可以有效增加電極的容量；（3）石墨烯泡沫的多孔結(jié)構(gòu)能夠提供有效的電子和離子傳導(dǎo)通道，實(shí)現(xiàn)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(guī)電極片中添加粘結(jié)劑和導(dǎo)電劑，降低了材料的成本。附圖說明圖1是本發(fā)明制備工藝流程圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的較優(yōu)的實(shí)施例作進(jìn)一步的詳細(xì)說明：實(shí)施例1（1）將10g氧化石墨和0.001g聚丙烯晴加入到球磨機(jī)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(hù)的馬弗爐內(nèi)800℃反應(yīng)10h，反應(yīng)完全后自然冷卻。（3）將上述的產(chǎn)物浸漬于1mol/L的鹽酸中，60℃反應(yīng)10h，反應(yīng)完全后得到泡沫石墨烯。（4）將碳納米管加入到無水乙醇中，超聲10min形成質(zhì)量濃度為30%懸浮液，再將含有碳納米管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(nèi)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(shí)施例2（1）將10g氧化石墨和0.5g聚丙烯晴加入到球磨機(jī)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(hù)的馬弗爐內(nèi)1100℃反應(yīng)1h，反應(yīng)完全后自然冷卻。（3）將上述的產(chǎn)物浸漬于3mol/L的鹽酸中，80℃反應(yīng)5h，反應(yīng)完全后得到泡沫石墨烯。（4）將碳納米管加入到無水乙醇中，超聲10-30min形成質(zhì)量濃度為70%懸浮液，再將含有碳納米管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(nèi)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(shí)施例3（1）將10g氧化石墨和0.1g聚丙烯晴加入到球磨機(jī)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(hù)的馬弗爐內(nèi)900℃反應(yīng)5h，反應(yīng)完全后自然冷卻。（3）將上述的產(chǎn)物浸漬于2mol/L的鹽酸中，75℃反應(yīng)7h，反應(yīng)完全后得到泡沫石墨烯。（4）將碳納米管加入到無水乙醇中，超聲20min形成質(zhì)量濃度為50%懸浮液，再將含有碳納米管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(nèi)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(shí)施例4（1）將10g氧化石墨和3g聚丙烯晴加入到球磨機(jī)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(hù)的馬弗爐內(nèi)1000℃反應(yīng)3h，反應(yīng)完全后自然冷卻。（3）將上述的產(chǎn)物浸漬于1.5mol/L的鹽酸中，65℃反應(yīng)9h，反應(yīng)完全后得到泡沫石墨烯。（4）將碳納米管加入到無水乙醇中，超聲15min形成質(zhì)量濃度為50%懸浮液，再將含有碳納米管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(nèi)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(shí)施例5（1）將10g氧化石墨和1g聚丙烯晴加入到球磨機(jī)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1的混合溶液中超聲分散，形成濃度5g/L的懸浮液。（2）將泡沫鎳在上述懸浮液中浸泡20min，蒸干溶劑，再放入含5%氫氣的氫氮混合氣保護(hù)的馬弗爐內(nèi)950℃反應(yīng)80h，反應(yīng)完全后自然冷卻。（3）將上述的產(chǎn)物浸漬于2.5mol/L的鹽酸中，75℃反應(yīng)4h，反應(yīng)完全后得到泡沫石墨烯。（4）將碳納米管加入到無水乙醇中，超聲25min形成質(zhì)量濃度為60%懸浮液，再將含有碳納米管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(nèi)280℃退火35min，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。制備方法如圖1所示，其效果如表1所示，由表1可知：本發(fā)明專利制備電極片質(zhì)量比容量達(dá)到了283.2~296.8F/g。表1實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3實(shí)施例4實(shí)施例5質(zhì)量比容量（F/g）287.6290.1283.2296.8295.4以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3