[实用新型]一种用于制备石墨烯材料的匣钵

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于制备石墨烯材料的匣钵。

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。

实用新型内容

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。

本实用新型提供一种用于制备石墨烯材料的匣钵，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。

与现有技术相比较，所述匣钵具有以下优点：

所述内匣、匣盖壁体将所述匣钵主体的内部空间分为三个相互连通的子空间(内空腔、第一子外腔、第二子外腔)。外匣壁体的缺口、内匣、匣盖壁体、外匣壁体的设计形成该特殊的复杂“迷宫”式的结构，有利于形成较长以及蜿蜒的气体通道。所述外匣壁体的缺口的作用在于，使得外空腔与外界连通，在制备石墨烯材料的过程中，可将原料中产生的杂质气体如水、二氧化硫排放至外界。当将氧化石墨置于所述内匣的内空腔内时，在高温的作用下，粉状的氧化石墨在发生爆炸式的剥离还原后得到石墨烯材料，石墨烯材料与二氧化硫等气体所形成的气流式混合物一起流动，当遇到起阻隔作用的内匣壁体(即第一挡板、第二挡板)、匣盖壁体以及外匣壁体时，气流式混合物会与之发生碰撞，从而使二氧化硫等气体排出，石墨烯粉体被沉积下来，大大提高石墨烯材料的收得率。

该匣钵的结构简单，制备该匣钵的方法简单，原料易得、价格低廉，适合大规模的产业化应用。

在使用时，将氧化石墨放入该匣钵中，然后对氧化石墨在高温下进行还原得到石墨烯材料。

相对于现有方法中所使用的制备容器或基底而言，由于该匣钵的材料为高密度石墨，因而避免引入其他额外的杂质，同时该匣钵作为制备空间场所，后续无需如CVD方法剥离基底的步骤，大大方便了石墨烯材料的制备。

附图说明

图1为本实用新型所述匣钵的结构示意图。

图2为图1所述匣钵的分解示意图。

图3为图1所述匣钵的匣钵主体的结构示意图。

图4为图1所述匣钵的匣盖的结构示意图。