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氧化石墨烯量子點與石墨烯復(fù)合電極材料及其制備方法與流程

文檔序號:12129961閱讀:來源:國知局

技術(shù)特征:

1.一種氧化石墨烯量子點與石墨烯復(fù)合電極材料的制備方法,其包括以下步驟:

在含有氧化石墨烯量子點與石墨烯構(gòu)成的復(fù)合納米材料的水或有機溶劑分散液中,加入鋰離子電池或超級電容器的正極和/或負極活性材料,通過超聲、機械攪拌和球磨處理中的一種或幾種的組合,分散成乳液,再將所述乳液分離得到漿料,然后將所述漿料干燥后經(jīng)研磨破碎,得到所述的氧化石墨烯量子點與石墨烯復(fù)合電極材料,該復(fù)合電極材料是一種粉狀的氧化石墨烯量子點與石墨烯復(fù)合納米材料作為鋰離子電池或超級電容器的正極和/或負極活性材料的添加劑而構(gòu)成的復(fù)合電極材料。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法,其中,所述的氧化石墨烯量子點與石墨烯構(gòu)成的復(fù)合納米材料是氧化石墨烯量子點與液相剝離型石墨烯構(gòu)成的復(fù)合納米材料。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法,其中,所述的氧化石墨烯量子點與石墨烯構(gòu)成的復(fù)合納米材料是通過以下方法制備得到的:在含有氧化石墨烯量子點的水或有機溶劑溶液中,加入人工和/或天然石墨粉體,混合均勻后,在高剪切力的輔助機械作用下,利用溶液中吸附在石墨上的氧化石墨烯量子點的剝離、再吸附、再剝離的循環(huán)過程,將所述人工和/或天然石墨粉體解離和切割為準二維的石墨烯與氧化石墨烯量子點構(gòu)成的復(fù)合納米材料,并分散于所述水或有機溶劑溶液中。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法,其中,提供所述高剪切力的輔助機械作用的方法包括球磨、研磨、高速攪拌和切割、超聲中的一種或幾種的組合;所述吸附在石墨上的氧化石墨烯量子點的剝離、再吸附、再剝離的循環(huán)過程的時間不高于10h。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法,其中,所述的氧化石墨烯量子點與石墨烯構(gòu)成的復(fù)合納米材料的制備方法還包括以下步驟:將含有所述復(fù)合納米材料的溶液進行分離和/或清洗,去除過剩的、游離態(tài)的氧化石墨烯量子點和殘余的未完全剝離的石墨以及其他雜質(zhì),得到所述的氧化石墨烯量子點與石墨烯構(gòu)成的復(fù)合納米材料,并分散于所述水或有機溶劑溶液中;其中,所述分離和/或清洗的方法包括過濾、離心、透析、蒸餾、萃取和化學(xué)沉淀中的一種或幾種的組合。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法,其中,所述的氧化石墨烯量子點的厚度不超過2nm,二維片徑尺寸為1-100nm,碳與氧和/或氮的原子比1:1-5:1;

所述的石墨烯或液相剝離型石墨烯的厚度為0.7-10nm,二維片徑尺寸為 0.1-50μm,含碳量不小于93wt%;

所述的氧化石墨烯量子點與石墨烯構(gòu)成的復(fù)合納米材料中,氧化石墨烯量子點與石墨烯的質(zhì)量比為0.0001-0.1:1。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法,其中,所述的含有氧化石墨烯量子點與石墨烯構(gòu)成的復(fù)合納米材料的水或有機溶劑分散液中,有機溶劑包括乙二醇、二甘醇、丙二醇、N-2-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺和二甲基亞砜中的一種或幾種的組合,分散液濃度為0.01-10mg/mL。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法,其中,所述的鋰離子電池正極活性材料包括鈷酸鋰、鎳酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰和鎳鈷錳酸鋰中的一種或幾種的組合;

所述的鋰離子電池負極活性材料包括人工石墨、天然石墨、中間相碳微球、石油焦、碳纖維、熱解樹脂碳、鈦酸鋰、硅基材料和錫基材料中的一種或幾種的組合;

所述的超級電容器的正極和/或負極活性材料包括碳材料、金屬氧化物和導(dǎo)電聚合物中的一種或幾種的組合;所述碳材料包括活性炭、碳纖維、碳氣凝膠和碳納米管中的一種或幾種的組合,所述金屬氧化物包括NiOx、MnO2、V2O5和RuOx中的一種或幾種的組合,所述導(dǎo)電聚合物包括聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺、聚乙炔和它們的衍生物中的一種或幾種的組合。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法,其中,所述的復(fù)合電極材料中作為添加劑的氧化石墨烯量子點與石墨烯構(gòu)成的復(fù)合納米材料相對于鋰離子電池或超級電容器的正極和/或負極活性材料的質(zhì)量比為0.1%-10%。

10.一種氧化石墨烯量子點與石墨烯復(fù)合電極材料,其是通過權(quán)利要求1-9中任一項所述的氧化石墨烯量子點與石墨烯復(fù)合電極材料的制備方法而制備得到的。

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