[发明专利]石墨烯/碳纳米管复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种石墨烯/碳纳米管复合材料的制备方法，包括：氧化石墨/碳纳米管复合体系的制备：在石墨的氧化反应过程中加入碳纳米管粉末，得到氧化石墨/碳纳米管复合体系；和还原所得氧化石墨/碳纳米管复合体系，制备得到石墨烯/碳纳米管复合材料。本发明还公开了石墨烯/碳纳米管复合材料作为电极材料导电剂的应用。本发明公开的方法在氧化石墨制备过程中加入碳纳米管，然后将其先经过低温热膨胀再进行高温还原，采用一步法制备得到复合材料，没有加入表面活性剂和还原剂，也没有经过水热等生产化有难度的工艺，最接近石墨烯本身制备工艺，其工艺简单，易操作。

技术领域

本发明涉及一种复合材料，具体涉及一种石墨烯与碳纳米管复合材料及其制备方法和应用，属于电化学材料应用领域。

背景技术

锂离子电池的应用越来越广泛，其技术也越来越成熟，人们对锂离子电池的性能提出了更高要求。为了保证锂离子电池快速能量存储的性能，其电极必须同时具有良好的电子和离子导电性。锂离子电池中主要应用的导电剂是碳材料，分别为颗粒状的炭黑导电剂，线状的碳纳米管、碳纤维以及片状的石墨烯、导电石墨等。目前使用最广泛的导电剂是炭黑，价格低廉，但是炭黑单独作为导电剂添加量需要较多才能构建起导电网络，使得材料能量密度降低，碳纳米管和石墨烯粉体作为导电剂分散很困难，在电池极片中易团聚堆叠到一起，不能构建良好的导电网络。因此，为发挥其导电性将其通过高速分散设备制备成浆料，浆料中均加入对电池性能有影响的分散剂；而且固含都很小，含有大量的溶剂，在运输上也需要很大的成本。

CN103956498B公开了《一种石墨烯/碳纳米管复合材料的制备方法》，该专利是将氧化石墨烯浆料、表面活性剂加入单层玻璃反应釜中搅拌均匀，再加入碳纳米管浆料得混合浆料；将混合浆料烘干并粉碎；将粉碎的颗粒加入马弗炉中，空气中膨化、还原处理。

CN103545115A公开了《石墨烯-碳纳米管复合材料及其制备方法与超级电容器》，该专利中是将氧化石墨烯分散液与碳纳米管按照一定质量比进行混合，然后超声处理，接着加入氢氧化钾，搅拌凝聚之后过滤、干燥和还原。

专利CN104269556B、CN105932288A和CN104766645B公开的均是一种石墨烯与碳纳米管的复合浆料，组分是石墨烯、碳纳米管和分散剂。

背景技术部分的内容仅仅是发明人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。

发明内容

针对现有技术存在问题中的一个或多个，本发明提供一种石墨烯/碳纳米管复合材料的制备方法；

本发明还提供一种石墨烯/碳纳米管复合材料。

本发明的目的通过以下技术方案具体实现：

在本发明的一个方面，提供一种石墨烯/碳纳米管复合材料的制备方法，包括：

氧化石墨/碳纳米管复合体系的制备；和

还原所得氧化石墨/碳纳米管复合体系。

根据本发明的一个方面，所述氧化石墨/碳纳米管复合体系的制备方法为：

在石墨的氧化反应过程中加入碳纳米管粉末，反应结束后洗涤、干燥得到氧化石墨/碳纳米管复合体系。

根据本发明的一个方面，所述氧化石墨/碳纳米管复合体系的制备方法为：

S1：利用浓硫酸氧化石墨；

S2：向S1得到的反应体系中加入高锰酸钾进一步氧化石墨，在氧化反应过程中向反应体系加入碳纳米管粉末；

S3：向S2得到的反应体系中加入双氧水，反应结束后得到氧化石墨/碳纳米管复合溶液；和

S4：对所得氧化石墨/碳纳米管复合溶液进行洗涤、干燥。