[发明专利]用于石墨烯电池的阴极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于石墨烯电池的阴极材料及其制备方法，通过在导电石墨中掺杂钛、铂、钨、钼、锂，不仅保证了阴极材料的高比容量，还能够提高阴极材料的导电性能；阴极材料由三个结构组成，由里至外依次为基材，导电石墨、钛、铂、钨、钼、锂混合物，石墨烯，该结构的阴极材料导电率高，比容量大，在多次充电/放电循环后保持高的阴极比容量，从而提高石墨烯电池的循环寿命。另外，本发明提供的用于石墨烯电池的阴极材料的制备方法工艺简单，原料成本低廉，适合工业化生产。

技术领域

本发明涉及电池领域，尤其是一种用于石墨烯电池的阴极材料及其制备方法。

背景技术

石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化方式形成的蜂窝状平面薄膜，是一种只有一个原子层厚度的准二维材料，所以又叫做单原子层石墨。英国曼彻斯特大学物理学家安德烈盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，用微机械剥离法成功从石墨中分离出石墨烯，因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。石墨烯常见的粉体生产的方法为机械剥离法、氧化还原法，薄膜生产方法为化学气相沉积法。由于其十分良好的强度、柔韧、导电、导热、光学特性，在物理学、材料学、电子信息、计算机、航空航天等领域都得到了长足的发展。

在储能方面，石墨烯近年来也得到科研人员的大力研发。二维膜材料作为石墨烯可以实现功能化的一种形态也得到业界大力研究，如今层层自组装紧密堆积的石墨烯膜表现出的高导电性、高强度以及优异的韧性也是业界极为关注的。但是，目前石墨烯用于制作电池中的电极时，比容量低，循环寿命差。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种石墨烯电池的阴极材料及其制备方法，比容量高，电池循环寿命长。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于石墨烯电池的阴极材料，包括以下重量份数的原料：

优选地，所述基材为碳棒、石墨棒或钨棒。

本发明还提供了上述一种用于石墨烯电池的阴极材料的制备方法，包括以下步骤：

a)在真空手套箱内的真空环境下，将炭黑、钛、铂、钨、钼、锂加入到聚酰亚胺导电胶中搅拌均匀后，涂抹在基材表面，干燥后得到初阴极基材；

b)将石墨氧化成氧化石墨，并将氧化石墨中分散在去离子中，加入还原剂，得到预还原石墨烯溶液；

c)将步骤b)得到的预还原石墨烯溶液涂覆到初阴极基材表面，并进行激光照射，干燥，即得用于石墨烯电池的阴极材料。

优选地，所述还原剂为维生素C、水合肼。

优选地，所述还原剂与所述石墨的质量比为1:2～3。

优选地，所述石墨氧化成氧化石墨溶液的制备方法为Hummers法。

本发明提供了一种用于石墨烯电池的阴极材料及其制备方法，通过在导电石墨中掺杂钛、铂、钨、钼、锂，不仅保证了阴极材料的高比容量，还能够提高阴极材料的导电性能；阴极材料由三个结构组成，由里至外依次为基材，导电石墨、钛、铂、钨、钼、锂混合物，石墨烯，该结构的阴极材料导电率高，比容量大，在多次充电/放电循环后保持高的阴极比容量，从而提高石墨烯电池的循环寿命。另外，本发明提供的用于石墨烯电池的阴极材料的制备方法工艺简单，原料成本低廉，适合工业化生产。

具体实施方式

本发明提供的一种用于石墨烯电池的阴极材料，包括以下重量份数的原料：