[发明专利]一种提高锂聚合物电池机械强度的石墨烯复合材料

摘要

本发明公开了一种提高锂聚合物电池机械强度的石墨烯复合材料，通过以下步骤制备而成（1）选材；（2）二元胺POSS 的制备；（3）氧化石墨烯的制备；（4）氧化石墨烯的还原；（5）石墨烯复合材料的制备。本发明能够有效提高锂聚合物电池机械强度，具有优良的超导电性能，力学性能和耐热性能等性能，长时间使用后离子电导率和电化学稳定性不会减弱，锂聚合物电池在长时间使用后不会老化，增加电池充放电的寿命。

主权项

一种提高锂聚合物电池机械强度的石墨烯复合材料，其特征在于，通过以下步骤制备而成：（1）选材:包括以下重量份的组分组成：石墨烯50重量份、二元胺POSS 11‑13重量份、合金钢1‑3重量份、浓硫酸35‑55重量份、苯烯腈‑苯乙烯二元共聚物4‑10重量份、双酚环氧树脂20‑26重量份、碳化硅4‑6重量份、硝酸钠15‑25重量份、羟乙基纤维素4‑8重量份、四甲基氢氧化铵3‑7重量份、纳米氧化锌粉末4‑6重量份、硫化氢5‑9重量份、对苯二酚1‑5重量份、去离子水55‑65重量份、5%的双氧水30‑40重量份、无水乙醇60‑70重量份、二氯二茂钛10‑12重量份；其中，所述合金钢包括铁碳合金、铝、铜和镍；所述碳化硅包括石英砂、石油焦和莫桑石；（2）二元胺POSS 的制备：依次向500mL的三口烧瓶中加入500mL甲苯、75mL去离子水和8gTEAOH,磁力搅拌60min，然后逐滴加入15mLAPS与26mLPTES的混合液，加热回流48h后得到透明液体，继续加热50min挥发甲苯，得到石灰乳状产物，用四氢呋喃与甲醇的混合溶液洗涤产物，真空条件下冻干得到产物二元胺POSS；（3）氧化石墨烯的制备：a、按照步骤（1）中各原料重量份称取石墨粉保持水浴温度为15‑25℃的冰浴条件下加入浓硫酸作为溶剂，搅拌混合30‑40min后依次缓慢加入硝酸钠、硫化氢，搅拌20‑30min；升温至45‑55℃，搅拌反应2‑3h，然后升温至95℃加入去离子水和八苯基POSS，搅拌30‑40min，停止反应，加入5%双氧水，趁热离心、分别用适量5%稀盐酸和蒸馏水洗涤，制得氧化石墨烯初品；b、将上述步骤a制得的氧化石墨烯初品与以及碳化硅搅拌混合，进行吸附，制得氧化石墨烯；（4）氧化石墨烯的还原：将步骤（3）得到的氧化石墨烯与纳米锌粉末混合后，按照升温速率为15‑20℃ /min加热至温度为950‑1050℃，恒温加入四甲基氢氧化铵保持24‑26h，得到还原后的氧化石墨烯；（5）石墨烯复合材料的制备：a、将步骤（4）制得的还原后的氧化石墨烯氧化石墨烯和二元胺POSS混合后利用超声波分散于适量的无水乙醇中，搅拌均匀后，升温至50℃加入二氯二茂钛，搅拌25min后，将溶液转移至反应釜中，通入氩气作为保护气密封，在200℃反应48h，停止反应，将产物过滤后，用蒸馏水洗涤，在真空条件下冻干，得到石墨烯复合材料初品；b、石墨烯复合材料初品与步骤（1）中的剩余组分置于混合机中，控制温度为160‑170℃，低速混合8‑12min，然后升温至190‑195℃，高速混合8‑10min，得到混合料；将混合料置于烘干机中，烘干温度为105℃，烘干时间为2‑2.6h，制得提高锂聚合物电池机械强度的石墨烯复合材料。