[发明专利]一种用于聚合电池的石墨烯微片复合材料及其制备方法

摘要

本发明提供一种用于聚合电池的石墨烯微片复合材料及其制备方法。将石墨粉作为原料，通过与聚合物共混，形成均匀分散的凝胶，而后进行剪切剥离，获得均匀分散的石墨烯复合材料，在聚合物环境中完成剥离与分散过程，加工简单方便，得到的聚合物电池具有高机械强度、高电导率、低温性能好的特点。进一步，在连续螺杆中可以实现连续化生产，一步完成剪切剥离，均匀化分散，不仅最大限度的保留了石墨烯的层面结构，而且可以连续稳定制备石墨烯复合材料，不破坏电解质本身的属性，进一步推动了石墨烯复合电解质的量产化生产。

主权项

1. 一种用于聚合物电池的石墨烯微片复合材料，其特征在于，所述复合材料由下列质量百分比的原料制备而成：聚合物72‑80份石墨粉8‑10份电解质2‑10份分散剂1.5‑5份插层剂0.5‑3份其中，所述的聚合物为聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、多糖或聚四氟乙烯中的一种或几种的共混物；所述的石墨粉原料为鳞片石墨、膨胀石墨、高取向石墨、热裂解石墨、氧化石墨中的至少一种；所述的电解质为氢氧化钾、氢氧化镁、氢氧化钠、硫酸锂和氯化锂的一种或几种的混合物；所述的分散剂为油酸酰胺、芥酸酰胺、聚己二酸乙二醇酯、邻苯二甲酸酯、柠檬酸酯、乙酰柠檬酸酯、单甘酯和季戊四醇酯的一种或几种的混合物；所述的插层剂为氧化石墨烯量子点、石墨烯量子点、单层MoS2和单层黑磷材料的一种或几种混合物；所述用于聚合物电池的石墨烯微片复合材料，采用石墨粉与聚合物共混进行剪切剥离、分散获得石墨烯微片复合材料，具体方法如下：（1）将8‑10质量份石墨粉、0.5‑3质量份插层剂和1.5‑5质量份分散剂在高速混合机中以600‑1200rpm的转速混和分散10‑25min，得到预混物；（2）将72‑80质量份聚合物加入溶剂中配制成聚合物溶液，将步骤（1）得到的预混物和聚合物溶液混合，搅拌处理，倾倒于方形或圆柱形的模具中，静置至无泡，得到混合溶液，所述的溶剂为四氢呋喃、氯仿、乙醇、丙酮中的至少一种或几种，所述聚合物溶液的浓度为0.1‑1.5mol/L；（3）将步骤（2）的混合溶液进行低温冷冻处理，然后于室温下解冻，反复进行冷冻—解冷冻循环操作4‑15次，形成凝胶，将2‑10质量份电解质溶入溶剂中，溶剂为水和甲醇水溶液中的一种，所述电解质的浓度为1‑8mol/L;（4）将步骤（3）制备的凝胶加入挤出机挤出，挤出机出口与静置器入口相连，物料经过挤出机，石墨被高剪切力作用剥离成石墨烯，石墨烯混合物料沿螺杆旋转方向均匀分散，形成均匀的随机分布，并逐渐向前输送至静置器中，将步骤（3）制备的电解质溶液从静置器顶端的喷头喷出，烘干之后，得到用于聚合物电池的石墨烯微片复合电解质材料。