[发明专利]一种石墨烯材料及其制备方法、用于制备石墨烯的匣钵

说明书

本发明涉及一种用于制备石墨烯的匣钵，所述匣钵的材料为高密度石墨，所述匣钵包括匣钵主体和匣盖，所述匣钵主体的顶部为开口，所述匣盖盖于匣钵主体的顶部，其中，所述匣钵主体包括外匣壁体以及外匣壁体形成的外空腔，所述外匣壁体设有一缺口，使得外空腔与外界相连通；所述匣钵主体中还设有一内匣，所述内匣包括内匣壁体以及内匣壁体形成的内空腔，所述内空腔与外空腔相连通。本发明还提供一种利用所述装置制备石墨烯材料的方法以及石墨烯材料。

技术领域

本发明涉及石墨烯材料，尤其涉及一种用于制备石墨烯的匣钵、石墨烯材料及其制备方法。

背景技术

由于新能源技术特别是电动汽车技术的发展，对高容量高功率密度的高性能动力电池等提出了巨大需求。作为一种高电导率的二维纳米材料，石墨烯被认为是高性能的动力电池用导电剂的关键材料之一。

现有的石墨烯的制备方法为化学氧化还原法、机械剥离法、CVD气相沉积法等。然而，该些方法所制造出的石墨烯均有缺陷。比如，采用化学氧化还原法，虽然石墨烯的厚度较小，单层率高，但是在氧化过程对石墨烯会造成了较大破坏，产生空洞以及引入其他官能团、大量的硫元素、以及铁钴镍锰等金属杂质，而大大影响石墨烯的电导率，导致后续应用于电池时有损电池的性能。采用机械剥离法，虽然石墨烯的电导率高，但是存在石墨烯的厚度较厚、层数较多的缺点，而该方法最大问题是：所采用的原料为鳞片石墨、可膨胀石墨或者膨胀蠕虫石墨，在通过液相或者气相等方法进行物理机械剥离时，该原料的内部带有大量的硫元素，以及残留的铁钴镍锰钾钙等杂质，杂质的含量大大超标，因而会损害电池的性能。采用CVD气相沉积法，虽然得到的石墨烯具有单层或者双层的厚度较薄的特点，电导率极高，但是由于需利用带有大量的金属镍等的基底，该基底需进行溶解剥离，导致石墨烯的产量极低，无法用作大规模的成吨级别的应用。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种可用于大规模制备导电性能优异的石墨烯材料的匣钵、制备方法、以及导电性能优异的石墨烯材料。

本发明提供一种用于制备石墨烯的匣钵，所述匣钵包括匣钵主体和匣盖，所述匣钵主体的顶部为开口，所述匣盖盖于匣钵主体的顶部，其中，

所述匣钵主体包括外匣壁体以及外匣壁体形成的外空腔，所述外匣壁体设有一缺口，使得外空腔与外界相连通；

所述匣钵主体中还设有一内匣，所述内匣包括内匣壁体以及内匣壁体形成的内空腔，所述内匣的顶部为开口，所述内空腔与外空腔相连通；

所述匣盖包括匣盖顶和匣盖壁体，所述匣盖壁体置于所述匣钵主体的外空腔内，所述匣盖壁体的高度小于所述外匣壁体的高度。

优选的，所述内匣壁体由一对第一挡板以及一对第二挡板组成，该第一挡板的高度大于第二挡板的高度。

优选的，所述匣盖顶由一顶板以及第一凹部组成，所述第一凹部形成于所述顶板的四周，所述第一凹部在所述顶板的表面上任一方向的最小尺寸均大于所述匣钵主体的外匣壁体的厚度。

优选的，在所述第一凹部设至少一第二凹部，所述第二凹部在x方向的长度大于所述匣钵主体的外匣壁体的厚度。

优选的，所述匣钵的材料为高密度石墨，所述高密度石墨为将石墨原料经过高温处理得到的石墨，所述高密度石墨的密度为大于等于1.85g/cm³。

优选的，将所述石墨原料经过高温处理具体是指将石墨原料在2400摄氏度～3000摄氏度的温度下并被施加1个大气压～3.6个大气压的压力处理。

本发明还提供一种利用上述匣钵制备石墨烯材料的方法，其包括以下步骤：

(1)提供石墨原料；

(2)对石墨原料进行氧化，再将氧化后的石墨置于匣钵中并在惰性气氛中于1000摄氏度～1400摄氏度下进行还原，得到石墨烯材料，其中所述匣钵的材料为高密度石墨。