[发明专利]活性石墨烯复合电极材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种活性石墨烯复合电极材料，属于新能源石墨烯材料。

背景技术

混合动力车、纯电动汽车、燃料电池车等节能及新能源汽车是汽车发展的方向。动力电池、电机和电控是三个核心部分。这其中，又以动力电池对节能及新能源汽车发展的制约因素最大。目前所用的动力电池能量密度较低，重量体积大，使用寿命短，成本较高，工作温度范围窄，充电时间长。为了改善这些不利影响，人们从材料技术入手进行动力电池技术的研究开发。

石墨烯是一种新型的二维碳纳米材料，有望大规模应用于电池领域。公开号CN 101383231 A的中国专利公开了以单层石墨材料为电极材料的超级电容器，申请公布号CN 102280251 A的中国专利公开了一种基于石墨烯和聚芳醚的超级电容器及其制备方法，公开号CN 101462889A的中国专利公开了一种石墨烯与碳纤维复合材料，申请公布号CN 101734650 A的中国专利公开了一种石墨烯—碳纳米管混杂复合材料的制备方法申请公布号CN 101696491 A的中国专利公开了石墨烯/碳纳米管复合薄膜的原位制备方法，申请公布号CN 101894679 A的中国专利公开了一种石墨烯基柔性超级电容器的电极材料的制备方法，申请公布号CN 102983012 A的中国专利公开了一种超级电容器用石墨烯薄膜的制备方法，申请公布号CN 103022505 A的中国专利公开了以石墨烯透析膜为集电体的锂离子电池及其制备方法，申请公布号CN 103021503 A的中国专利公开了一种石墨烯一炭纳米复合透明导电薄膜及其制备方法。

最近，人们开始研究具有孔结构的高比表面积石墨烯材料，例如，申请公布号CN 102115069 A的中国专利公开了具有多孔结构的石墨烯及其制备方法，申请公布号CN 102107868 A的中国专利公开了一种多孔石墨烯材料的制备方法，申请公布号CN 102757036 A的中国专利公开了多孔石墨烯的制备方法，申请公布号CN 102992313 A的中国专利公开了一种中孔发达的高比表面石墨烯及其制备方法，申请公布号CN 102849734 A的中国专利公开了一种多孔石墨烯的制备方法，申请公布号CN 102826542 A的中国专利公开了一种具有中孔的高比表面活性石墨烯、其制备方法及其用途，申请公布号CN 103011152 A的中国专利公开了一种具有多孔结构的石墨烯材料及其制备方法，申请公布号CN 102874800 A的中国专利公开了一种中孔的活化石墨烯、其制备方法。

上述具有多孔结构的石墨烯材料多集中于材料的制备，目前已有人开始将高比表面积、多孔石墨烯材料作为活性物质应用于储能领域。例如，申请公布号CN 103011143 A的中国专利公开了石墨烯及其制备方法、超级电容器，申请公布号CN 102923698 A的中国专利公开了一种超级电容器用三维多孔石墨烯的制备方法，申请公布号CN 102891014 A的中国专利公开了石墨烯电极活性物质及其制法和电极材料及电极片和应用，申请公布号CN 102992308 A的中国专利公开了一种具有高比电容的石墨烯及其制备方法，申请公布号CN 101982408 A的中国专利公开了石墨烯三维结构体材料及其制备方法和应用。

综合以上分析可以看出，石墨烯与电极活性物质组成复合材料可以提高电池器件的性能，但由于石墨烯的二维纳米片层结构使其极易团聚在一起，石墨烯的性能优势很大一部分不能发挥出来。

发明内容

本发明目的在于提供一种活性石墨烯复合电极材料，采用的活性石墨烯与活性炭具有类似的结构，活性炭可以通过物理活化，化学活化以及物理与化学组合活化的方法制成。物理活化法主要通过气体作用形成炭的孔结构，化学法是通过一定的化学试剂作用形成炭的孔结构，从而大大提高炭材料的比表面积。比表面积大大增加，可以为离子的传输提供更多的扩散通道。

本发明的技术方案是这样实现的：活性石墨烯复合电极材料，其特征在于，提供或制备的活性石墨烯表面和片层之间均匀分布活性炭粒子，其活性石墨烯占复合电极材料的质量百分比为5～90%；活性石墨烯质量百分比小于30%时，添加不超过复合电极材料总质量10%的第三组分。

所述的活性石墨烯制备的具体步骤如下：将石墨烯在去离子水中浸泡2～5h，过滤，按照石墨烯与活化剂质量比1：1～1：4加入活化剂混合均匀，放入反应炉里，保护气体氛围经400～600℃预活化0.5～3h，600～900℃活化1～3h，再用去离子水洗涤，并干燥后得到活性石墨烯。