[发明专利]一种低成本高性能的石墨烯气凝胶电极材料的制备方法

说明书

本发明属于纳米功能材料制备方法技术领域，具体涉及一种低成本高性能的石墨烯气凝胶电极材料的制备方法。采用剥离氧化石墨法制备氧化石墨烯分散液，并将所述氧化石墨烯分散液与胺类固化剂均匀混合得到氧化石墨烯混合液；所述的胺类固化剂为二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯砜、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺中的一种；将所述氧化石墨烯混合液密封置于90～110℃的环境中加热，使胺类固化剂还原氧化石墨烯，得到石墨烯水凝胶；将步骤（2）所得的石墨烯水凝胶预冷冻后放入真空冷冻干燥机内，-20℃下冷冻45～70h，得到石墨烯气凝胶电极材料。本发明的制备方法简单环保、可控，易于工业化生产，制得的石墨烯起凝胶新颖独特，极具创新性。

技术领域

本发明属于纳米功能材料制备方法技术领域，具体涉及一种低成本高性能的石墨烯气凝胶电极材料的制备方法。

背景技术

石墨烯气凝胶电极材料本身具有良好的弹性特征，非常适合于作为柔性电池的电极材料来使用，可用于石墨烯气凝胶复合材料作为锂离子电池的电极材料构建一种柔性锂离子电池，充分利用石墨烯的二维蜂窝状结构、很高的电导率和热导率、功能化表面、同时易加工成柔性薄膜、大的比表面积可负载更多活性物质等特点在实现柔性化的基础上进一步提高其电化学性能。石墨烯材料作为电极时既能实现柔性化又可提高电池的整体能量密度。

目前，石墨烯气凝胶电极材料的制备方法主要以自组装和相转移法居多，水热制备方法较少。自组装和相转移法制备过程复杂，过程不宜控制，并且生产成本高，对环境也有一定污染。

发明内容

本发明的目的时克服现有技术的不足而提供一种低成本高性能的石墨烯气凝胶电极材料的制备方法，简单环保、可控，易于工业化生产，制得的石墨烯起凝胶新颖独特，极具创新性。

一种低成本高性能的石墨烯气凝胶电极材料的制备方法，具有按照以下步骤实施：

（1）采用剥离氧化石墨法制备氧化石墨烯分散液，并将所述氧化石墨烯分散液与胺类固化剂均匀混合得到氧化石墨烯混合液；

其中，所述的胺类固化剂为二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯砜、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺中的一种；

（2）将所述氧化石墨烯混合液密封置于90～110℃的环境中加热，使胺类固化剂还原氧化石墨烯，得到石墨烯水凝胶；

（3）将步骤（2）所得的石墨烯水凝胶预冷冻后放入真空冷冻干燥机内，－20℃下冷冻45～70h，得到石墨烯气凝胶电极材料。

步骤（1）中，所述的氧化石墨烯分散液具体制作步骤为：将聚乙烯醇溶解在蒸馏水中超声分散制得聚乙烯醇水溶液，再将固体氧化石墨烯超声分散在聚乙烯醇水溶液，得到浓度为2～10mg/ml的所述氧化石墨烯分散液。

所述聚乙烯醇水溶液的浓度为2.5 mg/ml。

步骤（1）中，所述氧化石墨烯混合液中氧化石墨烯与胺类固化剂的质量比为1：10～1：100，所得氧化石墨烯混合液中氧化石墨烯浓度为2～8mg/ml。

本发明具有以下有益效果:本发明的制备方法简单环保、可控，易于工业化生产，制得的石墨烯起凝胶新颖独特，极具创新性。

具体实施方式

实施例1

（1）采用剥离氧化石墨法制备氧化石墨烯分散液，将聚乙烯醇溶解在蒸馏水中超声分散制得2.5 mg/ml聚乙烯醇水溶液，再将固体氧化石墨烯超声分散在聚乙烯醇水溶液，得到浓度为2mg/ml的所述氧化石墨烯分散液；

（2）制备氧化石墨烯混合液：将二氨基二苯基甲烷均匀分散到氧化石墨烯分散液中，得到氧化石墨烯混合液，其中氧化石墨烯与二氨基二苯基甲烷的质量比为1：10，所得氧化石墨烯混合液中氧化石墨烯浓度为2mg/ml。