2D峰強(qiáng)度與在1580cm1處的G峰強(qiáng)度的比值。
[0020] 在某些實施方案中，在本發(fā)明的陽極組合物中使用的石墨烯碳顆粒具有相對低的 體積密度。例如，在本發(fā)明的某些實施方案中使用的石墨烯碳顆粒的特征在于具有的體積 密度（振實密度）小于〇. 2g/cm3,例如不大于0.lg/cm3。出于本發(fā)明的目的，通過將0. 4克 的石墨烯碳顆粒放置在具有可讀刻度的玻璃量筒中來確定石墨烯碳顆粒的體積密度。將所 述量筒升高約一英寸并通過在硬表面上敲擊量筒底部來輕叩100次，從而允許石墨烯碳顆 粒在所述量筒內(nèi)沉降。隨后測量顆粒體積，并通過將〇. 4克除以所測量的體積來計算體積 密度，其中所述體積密度以g/cm3的形式表達(dá)。
[0021 ] 在某些實施方案中，在本發(fā)明的陽極組合物中使用的石墨烯碳顆粒具有的壓縮密 度和致密化百分比小于石墨粉末和某些類型的基本上平坦的石墨烯碳顆粒的壓縮密度和 致密化百分比。目前認(rèn)為：與表現(xiàn)出更高的壓縮密度和更高的致密化百分比的石墨烯碳顆 粒相比，更低的壓縮密度和更低的致密化百分比各自有助于更好的分散和/或流變性質(zhì)。 在某些實施方案中，石墨烯碳顆粒的壓縮密度為0. 9或更低，例如小于0. 8,小于0. 7,例如 從0. 6至0. 7。在某些實施方案中，石墨稀碳顆粒的致密化百分比小于40 %，例如小于30 %， 例如從25至30%。
[0022]出于本發(fā)明的目的，由給定質(zhì)量的顆粒在壓縮之后的測量厚度來計算石墨烯碳顆 粒的壓縮密度。具體地，通過在1. 3厘米模具中使0. 1克的石墨烯碳顆粒經(jīng)受在15000鎊 的力下冷壓45分鐘來確定測量厚度，其中接觸壓力為500MPa。隨后根據(jù)如下的等式由所述 測量厚度來計算石墨烯碳顆粒的壓縮密度：
[002幻
[0024] 隨后將石墨烯碳顆粒的致密化百分比確定為如上確定的計算得到的石墨烯碳顆 粒的壓縮密度與2. 2g/cm3 (其為石墨的密度）的比值。
[0025] 在某些實施方案中，石墨烯碳顆粒在混合之后即刻以及在隨后例如10分鐘或20 分鐘或30分鐘或40分鐘的時刻測量的體積液體導(dǎo)電率為至少100微西門子，例如至少120 微西門子，例如至少140微西門子。出于本發(fā)明的目的，如下地測定石墨烯碳顆粒的體積液 體導(dǎo)電率。首先，包含〇. 5%石墨烯碳顆粒的丁基溶纖劑溶液的樣品使用液浴超聲發(fā)生器超 聲處理30分鐘。在超聲處理之后，立即將所述樣品放置在標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)的電解電導(dǎo)率槽（K= 1)中。將FisherScientificAB30電導(dǎo)率計引入樣品以測量所述樣品的電導(dǎo)率。繪制約 40分鐘過程內(nèi)的電導(dǎo)率圖。
[0026]根據(jù)某些實施方案，定義為遠(yuǎn)程互連性的滲濾在導(dǎo)電石墨烯碳顆粒之間發(fā)生。這 樣的滲濾可以降低涂層組合物的電阻系數(shù)。導(dǎo)電石墨烯顆?？梢栽谕繉觾?nèi)占據(jù)最小的體 積，從而使得所述顆粒形成連續(xù)的或者幾乎連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)。在這樣的情況下，石墨烯碳顆粒的 縱橫比可影響滲濾所需要的最小體積。此外，石墨烯碳顆粒的表面能可以是與彈性體橡膠 的表面能相同或者相似的。否則，在處理所述顆粒時，它們可傾向于凝聚或者分層。
[0027]例如可以通過熱工藝來制備在本發(fā)明的陽極組合物中使用的石墨烯碳顆粒。根據(jù) 本發(fā)明的實施方案，熱制備的石墨烯碳顆粒由在熱區(qū)例如等離子體中加熱至高溫的含碳前 體材料制成。在熱區(qū)中加熱含碳前體例如以氣體或液體形式提供的烴以在所述熱區(qū)中或其 下游制備石墨烯碳顆粒。例如，可以通過在序列號為13/249, 315和13/309, 894的美國專 利申請中公開的系統(tǒng)和方法來制備熱制備的石墨烯碳顆粒。
[0028] 在某些實施方案中，可以通過使用在序列號為13/249,315的美國專利申請第
[0022]至[0048]段中描述的裝置和方法來制備石墨烯碳顆粒，其中（i)將能夠形成雙碳片 段物質(zhì)的一種或多種烴前體材料（例如正丙醇、乙烷、乙烯、乙炔、氯乙烯、1，2-二氯乙烷、 烯丙基醇、丙醛和/或溴乙烯）引入熱區(qū)（例如等離子體）中，和（ii)在所述熱區(qū)中將烴 加熱至至少l〇〇〇°C的溫度以形成石墨烯碳顆粒。在其它實施方案中，可以通過使用在序列 號為13/309, 894的美國專利申請第[0015]至[0042]段中描述的裝置和方法來制備石墨 烯碳顆粒，其中（i)將甲烷前體材料（例如包含至少50%甲烷或者在一些情況下包含至少 95%或99%純度或更高的氣態(tài)或液態(tài)甲烷的材料）引入熱區(qū)（例如等離子體）中，和（ii) 在所述熱區(qū)中加熱甲烷前體來形成石墨烯碳顆粒。這樣的方法可以制備具有至少一些如上 所述的特性、在一些情況下具有所有的如上所述的特性的石墨烯碳顆粒。
[0029] 在通過如上所述的熱制備方法制備石墨烯碳顆粒的過程中，將含碳前體提供為可 與惰性載氣接觸的原料。例如可以通過等離子體系統(tǒng)在熱區(qū)中加熱所述含碳前體材料。在 某些實施方案中，將所述前體材料加熱至從l〇〇〇°C至20000°C，例如從1200°C至10000°C的 溫度。例如，所述熱區(qū)的溫度范圍可以是從1500至8000°C，例如從2000至5000°C。盡管 可以通過等離子體系統(tǒng)形成所述熱區(qū)，但是要理解的是，可以使用任何其它合適的加熱系 統(tǒng)來產(chǎn)生熱區(qū)，例如各種類型的爐，包括電加熱管式爐等。
[0030] 氣體流可以與一個或多個淬火流接觸，所述淬火流通過至少一個淬火流注入口注 入等離子體室內(nèi)。所述淬火流可以冷卻所述氣體流以幫助形成或控制石墨烯碳顆粒的顆粒 尺寸或形態(tài)。在本發(fā)明的某些實施方案中，在使氣體產(chǎn)物流和淬火流接觸之后，超細(xì)顆?？?以經(jīng)過合并元件。在石墨烯碳顆粒離開等離子體系統(tǒng)之后，可以收集它們?？梢允褂萌魏?合適的裝置從氣流中分離石墨烯碳顆粒，例如袋式過濾器、旋風(fēng)分離器或者在基材上沉積。
[0031] 不希望受任何理論限制，目前認(rèn)為制造石墨烯碳顆粒的上述方法特別適用于制備 如上所述的具有相對低厚度和相對高縱橫比以及結(jié)合有相對低氧含量的石墨烯碳顆粒。此 外，目前認(rèn)為這樣的方法制備大量的具有基本上彎曲的、卷曲的、有皺紋的或褶皺的形態(tài) (在這里稱為"3D"形態(tài)）的石墨烯碳顆粒，而不是主要制備具有基本上二維（或者平坦） 形態(tài)的顆粒。這種特性被認(rèn)為在如上描述的壓縮密度特性中得到反映，并被認(rèn)為在本發(fā)明 中是有益的，因為目前認(rèn)為當(dāng)大部分的石墨烯碳顆粒具有3D形態(tài)時，可以促進(jìn)組合物中的 石墨烯碳顆粒之間的"邊緣對邊緣"和"邊緣對面"接觸。認(rèn)為這是因為具有3D形態(tài)的顆 粒與具有二維形態(tài)的顆粒相比（由于更低的范德華力）而不太可能在所述組合物中聚集。 此外，目前認(rèn)為甚至是在具有3D形態(tài)的顆粒之間"面對面"接觸的情況下，因為所述顆?？?以具有多于一個的面平面，整個顆粒表面也不會卷入與另一個單一顆粒的單一"面對面"相 互作用，而是可參與在其它平面中與其它顆粒的相互作用，包括其它的"面對面"相互作用。 作為結(jié)果，具有3D形態(tài)的石墨烯碳顆粒目前被認(rèn)為在本組合物中提供最佳的導(dǎo)電通路，并 且目前被認(rèn)為對于獲得通過本發(fā)明的實施方案所尋求的導(dǎo)電率特性是有用的。
[0032] 下文的實施例意圖描述本發(fā)明的各個方面，并不意圖限制本發(fā)明的范圍。
[0033] 實施例
[0034] 制備在聚合物粘結(jié)劑中包含硅顆粒和不同類型的石墨烯碳顆?；蛱亢陬w粒的混 合物的陽極材料。通過在序列號為13/309,894的美國專利申請中公開的使用甲烷作為前 體材料的熱制備方法來制備在樣品A和B中使用的石墨烯碳顆粒。使用甲苯溶液進(jìn)一步處 理樣品A的熱制備的石墨烯碳顆粒以提取任何殘留的低分子量烴污染物