技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于超級(jí)電容器
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別是涉及一種碳?xì)饽z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(jí)電容器中的應(yīng)用具有極大地潛力。與傳統(tǒng)德?tīng)柖嗫滋疾牧舷啾?，石墨烯具有非常高的?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(guò)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(rùn)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(jí)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(wèn)題是提供一種碳?xì)饽z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)載活性炭后又可以增加電極的容量，同時(shí)還可以簡(jiǎn)化了超級(jí)電容器制備的工藝過(guò)程，降低了其工藝成本。本發(fā)明提供一種碳?xì)饽z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?xì)饽z加入到無(wú)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(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?xì)饽z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(jiǎn)化了制備工藝，降低了成本；（2）活性炭負(fù)載后石墨烯和碳?xì)饽z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(shuō)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(duì)本發(fā)明的較優(yōu)的實(shí)施例作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)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?xì)饽z加入到無(wú)水乙醇中，超聲10min形成質(zhì)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(nèi)200℃退火60min，冷卻后錕壓得到電極片。（5）按照通常超級(jí)電容器的制備工藝將電極片、隔膜和電極片通過(guò)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(jí)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?xì)饽z加入到無(wú)水乙醇中，超聲10-30min形成質(zhì)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(nèi)300℃退火30min，冷卻后錕壓得到電極片。（5）按照通常超級(jí)電容器的制備工藝將電極片、隔膜和電極片通過(guò)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(jí)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?xì)饽z加入到無(wú)水乙醇中，超聲20min形成質(zhì)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(nèi)250℃退火450min，冷卻后錕壓得到電極片。（5）按照通常超級(jí)電容器的制備工藝將電極片、隔膜和電極片通過(guò)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(jí)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?xì)饽z加入到無(wú)水乙醇中，超聲15min形成質(zhì)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(nèi)220℃退火40min，冷卻后錕壓得到電極片。（5）按照通常超級(jí)電容器的制備工藝將電極片、隔膜和電極片通過(guò)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(jí)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?xì)饽z加入到無(wú)水乙醇中，超聲25min形成質(zhì)量濃度為60%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(nèi)280℃退火35min，冷卻后錕壓得到電極片。（5）按照通常超級(jí)電容器的制備工藝將電極片、隔膜和電極片通過(guò)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(jí)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278.6~282.4F/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）278.6282.4280.1279.8281.3以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)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(yè)1 2 3