CN109768216A - 一种柔性电极材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电极材料，特别涉及柔性电极材料，具体属于一种柔性锂离子电池负极材料的制备方法。本发明柔性电极材料，通过以下步骤得到：(1)将氧化石墨烯与纳米颗粒按加入到蒸馏水中，在超声分散得到氧化石墨烯和纳米颗粒均匀分散的混合溶液；(2)将超声分散后的混合溶液倒入盛有液氮的平底金属圆盘中，之后向盘中缓慢持续倒入液氮以至混合溶液完全凝固成为固体；(3)将得到的装有固体的圆盘放入冷冻干燥机中进行冻干处理，得到完整多孔的片状复合材料；(4)将完整多孔的片状复合材料转移至铺有硫酸纸的光滑不锈钢板上，使用不锈钢辊反复辊压制得复合柔性石墨纸；(5)将柔性石墨纸置于两块平整的石墨块之间，于惰性气氛中热处后，即得到柔性电极材料。
Description
技术领域
本发明涉及电极材料，特别涉及柔性电极材料，具体属于一种柔性锂离子电池负极材料的制备方法。
背景技术
近年来，随着人们对具有柔性的、可穿戴式的电子产品如智能手环、可弯折手机和柔性OLED电子屏等的巨大需求和大量关注，从而对作为电子产品动力来源的锂离子电池提出了越来越高的要求。如就目前商业化的锂离子电池而言，其结构仍然过于厚重和死板，难以满足柔性电子设备的使用要求。因此，开发轻薄化的、兼具柔性和优良储锂性能的锂离子电池，具有重要的现实意义和广阔的市场前景。而低成本、高性能柔性电极的开发是其中的关键之一。
就目前的柔性电极材料的开发状况来看，热点主要集中在以碳纳米管、石墨烯和纳米纤维布等高导电性碳材料和纤维素、织物等非导电性材料为支撑体的电极材料方面。但纤维素、织物等材料导电性太差，最终制得的电极材料电化学性能并不理想。而在基于碳纳米管、石墨烯和活性炭布的研究方面，目前通用的抽滤法或静电纺丝法需要进行精细的制备条件控制，同时面临难以规模化、制备得到的柔性电极难以大尺寸化等问题，这些都限制了其工业化生产和实际应用的潜力。此外，对于基于石墨烯的柔性电极材料而言，用常用的抽滤法得到的石墨烯纸/膜为二维层状结构，而这种结构往往导致石墨烯类电极材料的倍率性能并不理想(J.Phys.Chem.Lett.2(2011)1855；ACS Nano 10(2016)6227)。
本发明为克服现有石墨烯类柔性电极难以规模化放大和大尺寸化、倍率性能较差的缺点，开发了一种基于三维多孔结构石墨烯的柔性电极材料。通过简单的猝冷-冻干-辊压等系列简单操作，即可制得大尺寸的、比容量高且倍率性能优良的柔性电极材料。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种制备工艺简单、适于大规模生产的兼具高比容量和优良倍率性能的大尺寸柔性电极材料及其制备方法和应用。
本发明为实现上述目的而采取的技术方案为：
一种柔性电极材料，通过以下步骤得到：
(1)将氧化石墨烯与具有高储锂容量的纳米颗粒按质量比1:0.5-2.5的比例加入到一定体积的蒸馏水中，在200-400W的功率下超声分散1-4小时得到氧化石墨烯和纳米颗粒均匀分散的混合溶液，其中，蒸馏水的用量按每毫克氧化石墨烯中加入1-3mL H2O的比例来进行调配；
(2)将步骤(1)中超声分散后的混合溶液倒入盛有液氮的平底金属圆盘中，之后向盘中缓慢持续倒入液氮以至混合溶液完全凝固成为固体；
(3)将步骤(2)中得到的装有固体的圆盘放入冷冻干燥机中进行冻干处理，处理时间为24-48h以保证完全干燥，得到完整多孔的片状复合材料；
(4)将步骤(3)充分冻干处理后得到的完整多孔的片状复合材料转移至铺有硫酸纸的光滑不锈钢板上，使用直径为50-100mm的不锈钢辊反复辊压3-10次制得厚度为30-100μm的复合柔性石墨纸；
(5)将步骤(4)中得到的柔性石墨纸置于两块平整的石墨块之间，于惰性气氛中以1-3℃/min的升温速率升至300～500℃并热处理0.5～4h后，即得到柔性电极材料。
进一步地，本发明所述步骤(1)中具有高储锂容量的纳米颗粒的成分为单质Si、Sn、Ge、P、S、Se、Te，金属氧化物ZnCo2O4、Li4Ti5O12、SnO2、Fe3O4、MnO2、Cr2O3，Co3O4,NiO,ZnO,CuO,金属硫化物FeS、FeS2、In2S3、SnS、SnS2、MoS2、Bi2S3、Co9S8以及金属硒化物FeSe2、SnSe、MoSe2中的一种或者两种以上任意比例的混合物，且纳米颗粒的粒度为5-50nm。
优选地，本发明步骤(1)中所述的氧化石墨烯与具有高储锂容量的纳米颗粒之间的质量配比为1:0.8-2；所述的蒸馏水的用量按每毫克氧化石墨烯中加入1.5-2.5mL H2O的比例来进行调配。
优选地，本发明步骤(1)所述的超声分散时的超声功率为220-350W，超声时间为1.5-3小时。
优选地，本发明步骤(3)所述的冻干处理时的冷冻干燥时间为28-42h。
优选地，本发明步骤(4)所述的不锈钢辊的直径为60-90mm，辊压次数为5-8次，所述复合柔性石墨纸的厚度为40-80μm。
优选地，本发明步骤(5)所述的热处理温度为350～450℃，热处理时间为1-3h。
优选地，本发明所述纳米颗粒的粒度为5-30nm。
本发明一种柔性电极材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将氧化石墨烯与具有高储锂容量的纳米颗粒按质量比1:0.5-2.5的比例加入到一定体积的蒸馏水中，在200-400W的功率下超声分散1-4小时得到氧化石墨烯和纳米颗粒均匀分散的混合溶液，其中，蒸馏水的用量按每毫克氧化石墨烯中加入1-3mL H2O的比例来进行调配；
(2)将步骤(1)中超声分散后的混合溶液倒入盛有液氮的平底金属圆盘中，之后向盘中缓慢持续倒入液氮以至混合溶液完全凝固成为固体；
(3)将步骤(2)中得到的装有固体的圆盘放入冷冻干燥机中进行冻干处理，处理时间为24-48h以保证完全干燥，得到完整多孔的片状复合材料；
(4)将步骤(3)充分冻干处理后得到的完整多孔的片状复合材料转移至铺有硫酸纸的光滑不锈钢板上，使用直径为50-100mm的不锈钢辊反复辊压3-10次制得厚度为30-100μm的复合柔性石墨纸；
(5)将步骤(4)中得到的柔性石墨纸置于两块平整的石墨块之间，于惰性气氛中以1-3℃/min的升温速率升至300～500℃并热处理0.5～4h后，即得到柔性电极材料。
本发明柔性电极材料用于制备锂离子电池。
本发明开发了一种制备三维多孔石墨烯柔性电极材料的简单制备方法。与现有技术相比，本发明具有以下明显优势：
(1)通常，基于石墨烯的柔性复合电极多采用抽滤工艺来制备。工艺参数需要精确的调控且难以得到大尺寸的柔性电极。而本发明选用的制备过程可根据具体需求来随意调控柔性电极的尺寸大小和形状，制备工艺简单、重复性好，对厂地和设备要求低，适合大规模生产。
(2)生产过程中无任何有害物质，尤其是几乎不存在水体污染物和气体污染物的形成和排放，能耗极低，节能环保。
(3)常规的石墨烯复合柔性电极材料多呈现二维层状结构，导致用于锂离子电池时倍率性能不够理想。而与之相比，使用本发明的制备方法得到的复合电极材料具有三维多孔网络结构，用于柔性锂离子电池时不仅能量密度高，功率密度也更为优良。
附图说明
图1为本发明实施例1所制得产品的光学照片图；
图2为本发明实施例1所制得产品的的扫描电极照片；
图3为本发明实施例1所制得产品的的透射电极照片；
图4为本发明实施例1所制得产品的的循环稳定性；
图5为本发明实施例1所制得产品的的倍率性能；
具体实施方式
下面结合几则实例对本发明作进一步说明，以更好的理解本发明的保护内容，但并不限定本发明的保护范围。
实施例1
一种柔性电极材料，通过以下步骤得到：
(1)将氧化石墨烯与粒度为10nm的FeS2纳米颗粒按质量比1:2的比例加入到50mL的蒸馏水中，在200W的功率下超声分散4小时得到氧化石墨烯和FeS2纳米颗粒均匀分散的混合溶液，其中，蒸馏水与氧化石墨烯之间的比例按每毫克氧化石墨烯中加入2mL H2O的比例来进行调配；
(2)将步骤(1)中超声分散后的混合溶液下迅速倒入盛有液氮的平底金属圆盘中，之后向盘中缓慢持续倒入液氮以至混合溶液完全凝固成为固体；
(3)将步骤(2)中得到的装有固体的圆盘快速放入冷冻干燥机中进行24h冻干处理，得到完整多孔的片状复合材料；
(4)将步骤(3)充分冻干处理后得到的完整多孔的片状复合材料小心地转移至铺有硫酸纸的光滑不锈钢板上，使用直径为50mm的不锈钢辊反复辊压5次制得厚度为50μm的复合柔性石墨纸；
(5)将步骤(4)中得到的柔性石墨纸置于两块平整的石墨块之间，于氮气气氛中以3℃/min的升温速率升至450℃并热处理2h后，即得到柔性电极材料。以锰酸锂为阴极材料组装得到柔性锂离子电池。经检测，100mA/g的电流密度下，该类电池的可逆比容量可达110mAh/g,6A/g的电流密度下仍可保持40％的容量保留率。同时对本实施例柔性电极材料进行了光学拍照、扫描电极、透射电极、循环稳定性和倍率性能检测，具体见图1-图5，图1为本发明实施例1所制得产品的光学照片图，由图可知该类电极材料具有良好的柔性；图2为本发明实施例1所制得产品的的扫描电极照片，由图可以看出该类材料微观上呈现出明显的三维多孔网络结构；图3为本发明实施例1所制得产品的的透射电极照片，由图可以看出纳米颗粒在石墨烯表面呈现非常均匀的分散；图4为本发明实施例1所制得产品的的循环稳定性，由图可知该种电极材料具有高的比容量和优异的循环稳定性；图5为本发明实施例1所制得产品的的倍率性能，由图可知该种电极材料具有优良的倍率性能。
实施例2
一种柔性电极材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将氧化石墨烯与粒度为50nm的Si纳米颗粒按质量比1:0.5的比例加入到50mL的蒸馏水中，在250W的功率下超声分散2小时得到氧化石墨烯和Si纳米颗粒均匀分散的混合溶液，其中，蒸馏水与氧化石墨烯之间的比例按每毫克氧化石墨烯中加入1mL H2O的比例来进行调配；
(2)将步骤(1)中超声分散后的混合溶液下迅速倒入盛有液氮的平底金属圆盘中，之后向盘中缓慢持续倒入液氮以至混合溶液完全凝固成为固体；
(3)将步骤(2)中得到的装有固体的圆盘快速放入冷冻干燥机中进行36h冻干处理，得到完整多孔的片状复合材料；
(4)将步骤(3)充分冻干处理后得到的完整多孔的片状复合材料小心地转移至铺有硫酸纸的光滑不锈钢板上，使用直径为100mm的不锈钢辊反复辊压3次制得厚度为30μm的复合柔性石墨纸；
(5)将步骤(4)中得到的柔性石墨纸置于两块平整的石墨块之间，于氮气气氛中以2℃/min的升温速率升至400℃并热处理1h后，即得到柔性电极材料。以锰酸锂为阴极材料组装得到柔性锂离子电池。经检测100mA/g的电流密度下，该类电池的可逆比容量可达121mAh/g,6A/g的电流密度下仍可保持38％的容量保留率。
实施例3
一种柔性电极材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将氧化石墨烯与粒度为5nm的SnO2纳米颗粒按质量比1:2.5的比例加入到50mL的蒸馏水中，在400W的功率下超声分散1小时得到氧化石墨烯和SnO2纳米颗粒均匀分散的混合溶液，其中，蒸馏水与氧化石墨烯之间的比例按每毫克氧化石墨烯中加入3mL H2O的比例来进行调配；
(2)将步骤(1)中超声分散后的混合溶液下迅速倒入盛有液氮的平底金属圆盘中，之后向盘中缓慢持续倒入液氮以至混合溶液完全凝固成为固体；
(3)将步骤(2)中得到的装有固体的圆盘快速放入冷冻干燥机中进行48h冻干处理，得到完整多孔的片状复合材料；
(4)将步骤(3)充分冻干处理后得到的完整多孔的片状复合材料小心地转移至铺有硫酸纸的光滑不锈钢板上，使用直径为80mm的不锈钢辊反复辊压10次制得厚度为100μm的复合柔性石墨纸；
(5)将步骤(4)中得到的柔性石墨纸置于两块平整的石墨块之间，于氮气气氛中以1℃/min的升温速率升至500℃并热处理0.5h后，即得到柔性电极材料。以锰酸锂为阴极材料组装得到锂离子电池。经检测，100mA/g的电流密度下，该类电池的可逆比容量可达102mAh/g,6A/g的电流密度下仍可保持44％的容量保留率。
实施例4
一种柔性电极材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将氧化石墨烯与粒度为20nm的SnSe纳米颗粒按质量比1:1.5的比例加入到50mL的蒸馏水中，在300W的功率下超声分散3小时得到氧化石墨烯和SnSe纳米颗粒均匀分散的混合溶液，其中，蒸馏水与氧化石墨烯之间的比例按每毫克氧化石墨烯中加入1mL H2O的比例来进行调配；
(2)将步骤(1)中超声分散后的混合溶液下迅速倒入盛有液氮的平底金属圆盘中，之后向盘中缓慢持续倒入液氮以至混合溶液完全凝固成为固体；
(3)将步骤(2)中得到的装有固体的圆盘快速放入冷冻干燥机中进行40h冻干处理，得到完整多孔的片状复合材料；
(4)将步骤(3)充分冻干处理后得到的完整多孔的片状复合材料小心地转移至铺有硫酸纸的光滑不锈钢板上，使用直径为70mm的不锈钢辊反复辊压7次制得厚度为60μm的复合柔性石墨纸；
(5)将步骤(4)中得到的柔性石墨纸置于两块平整的石墨块之间，于氮气气氛中以2℃/min的升温速率升至350℃并热处理4h后，即得到柔性电极材料。以锰酸锂为阴极材料组装得到锂离子电池。经检测，100mA/g的电流密度下，该类电池的可逆比容量可达99mAh/g,6A/g的电流密度下仍可保持42％的容量保留率。
实施例5
一种柔性电极材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将氧化石墨烯与粒度为30nm的单质Sn和金属氧化物ZnCo2O4的混合纳米颗粒按质量比1:0.8的比例加入到50mL的蒸馏水中，在220W的功率下超声分散1.5小时得到氧化石墨烯和单质Sn与金属氧化物ZnCo2O4的混合纳米颗粒均匀分散的混合溶液，其中，蒸馏水与氧化石墨烯之间的比例按每毫克氧化石墨烯中加入1.5mL H2O的比例来进行调配，其中单质Sn与金属氧化物ZnCo2O4的质量比为1:1；
(2)将步骤(1)中超声分散后的混合溶液下迅速倒入盛有液氮的平底金属圆盘中，之后向盘中缓慢持续倒入液氮以至混合溶液完全凝固成为固体；
(3)将步骤(2)中得到的装有固体的圆盘快速放入冷冻干燥机中进行28h冻干处理，得到完整多孔的片状复合材料；
(4)将步骤(3)充分冻干处理后得到的完整多孔的片状复合材料小心地转移至铺有硫酸纸的光滑不锈钢板上，使用直径为60mm的不锈钢辊反复辊压8次制得厚度为40μm的复合柔性石墨纸；
(5)将步骤(4)中得到的柔性石墨纸置于两块平整的石墨块之间，于氩气气氛中以1.5℃/min的升温速率升至300℃并热处理3h后，即得到柔性电极材料。以锰酸锂为阴极材料组装得到锂离子电池。经检测，100mA/g的电流密度下，该类电池的可逆比容量可达92mAh/g,6A/g的电流密度下仍可保持61％的容量保留率。
本实施例中的高储锂容量的纳米颗粒的成分还可以为单质Ge、P、S、Se或者Te。
实施例6
一种柔性电极材料，通过以下步骤得到：
(1)将氧化石墨烯与粒度为30nm的金属硫化物FeS2和金属硒化物FeSe2的混合纳米颗粒按质量比1:1.2的比例加入到50mL的蒸馏水中，在350W的功率下超声分散2.5小时得到氧化石墨烯与金属硫化物FeS2和金属硒化物FeSe2的混合纳米颗粒均匀分散的混合溶液，其中，蒸馏水与氧化石墨烯之间的比例按每毫克氧化石墨烯中加入1.5mL H2O的比例来进行调配，其中金属硫化物FeS2与金属硒化物FeSe2的混合的质量比为1:2；
(2)将步骤(1)中超声分散后的混合溶液下迅速倒入盛有液氮的平底金属圆盘中，之后向盘中缓慢持续倒入液氮以至混合溶液完全凝固成为固体；
(3)将步骤(2)中得到的装有固体的圆盘快速放入冷冻干燥机中进行42h冻干处理，得到完整多孔的片状复合材料；
(4)将步骤(3)充分冻干处理后得到的完整多孔的片状复合材料小心地转移至铺有硫酸纸的光滑不锈钢板上，使用直径为90mm的不锈钢辊反复辊压6次制得厚度为80μm的复合柔性石墨纸；
(5)将步骤(4)中得到的柔性石墨纸置于两块平整的石墨块之间，于氩气气氛中以2.5℃/min的升温速率升至420℃并热处理2.5h后，即得到柔性电极材料。以锰酸锂为阴极材料组装得到锂离子电池。经检测，100mA/g的电流密度下，该类电池的可逆比容量可达105mAh/g,6A/g的电流密度下仍可保持40％的容量保留率。
本实施例中的金属硫化物FeS2和金属硒化物FeSe2的混合纳米颗粒还可以是质量比2:1的单质P与单质S的混合纳米颗粒；
或者是质量比3:2的金属氧化物Fe3O4和金属氧化物MnO2的混合纳米颗粒；
或者是质量比4:3的金属硫化物SnS和金属硫化物SnS2的混合纳米颗粒；
或者是质量比2:1的单质P与单质S的混合纳米颗粒；
或者是质量比3:5的金属氧化物CuO、金属硫化物Co9S8的混合纳米颗粒。
实施例7
一种柔性电极材料，通过以下步骤得到：
(1)将氧化石墨烯与粒度为40nm的单质Ge、金属氧化物Li4Ti5O12和金属硫化物In2S3的混合纳米颗粒按质量比1:1.5的比例加入到50mL的蒸馏水中，在330W的功率下超声分散3.5小时得到氧化石墨烯与单质Ge、金属氧化物Li4Ti5O12和金属硫化物In2S3的混合纳米颗粒均匀分散的混合溶液，其中，蒸馏水与氧化石墨烯之间的比例按每毫克氧化石墨烯中加入2.5mL H2O的比例来进行调配，其中单质Ge、金属氧化物Li4Ti5O12与金属硫化物In2S3的质量比为1:2：3；
(2)将步骤(1)中超声分散后的混合溶液下迅速倒入盛有液氮的平底金属圆盘中，之后向盘中缓慢持续倒入液氮以至混合溶液完全凝固成为固体；
(3)将步骤(2)中得到的装有固体的圆盘快速放入冷冻干燥机中进行45h冻干处理，得到完整多孔的片状复合材料；
(4)将步骤(3)充分冻干处理后得到的完整多孔的片状复合材料小心地转移至铺有硫酸纸的光滑不锈钢板上，使用直径为85mm的不锈钢辊反复辊压7次制得厚度为70μm的复合柔性石墨纸；
(5)将步骤(4)中得到的柔性石墨纸置于两块平整的石墨块之间，于氩气气氛中以1.5℃/min的升温速率升至380℃并热处理1.5h后，即得到柔性电极材料。以锰酸锂为阴极材料组装得到锂离子电池。经检测，100mA/g的电流密度下，该类电池的可逆比容量可达90mAh/g,6A/g的电流密度下仍可保持53％的容量保留率。
本实施例中的单质Ge、金属氧化物Li4Ti5O12和金属硫化物In2S3的混合纳米颗粒
或者是质量比4:3：1的金属硒化物FeSe2、金属硒化物SnSe和金属硒化物MoSe2的混合纳米颗粒；
或者是质量比1:3：1:2:5的单质Se、金属氧化物Cr2O3、金属硫化物MoS2、金属氧化物Co3O4、金属氧化物NiO的混合纳米颗粒；
或者是质量比1:5：3的单质Te、金属氧化物ZnO、金属硫化物Bi2S3的混合纳米颗粒。
Claims (10)
1.一种柔性电极材料，其特征在于通过以下步骤得到：
(1)将氧化石墨烯与具有高储锂容量的纳米颗粒按质量比1:0.5-2.5的比例加入到一定体积的蒸馏水中，在200-400W的功率下超声分散1-4小时得到氧化石墨烯和纳米颗粒均匀分散的混合溶液，其中，蒸馏水的用量按每毫克氧化石墨烯中加入1-3mL H2O的比例来进行调配；
(2)将步骤(1)中超声分散后的混合溶液倒入盛有液氮的平底金属圆盘中，之后向盘中缓慢持续倒入液氮以至混合溶液完全凝固成为固体；
(3)将步骤(2)中得到的装有固体的圆盘放入冷冻干燥机中进行冻干处理，处理时间为24-48h以保证完全干燥，得到完整多孔的片状复合材料；
(4)将步骤(3)充分冻干处理后得到的完整多孔的片状复合材料转移至铺有硫酸纸的光滑不锈钢板上，使用直径为50-100mm的不锈钢辊反复辊压3-10次制得厚度为30-100μm的复合柔性石墨纸；
(5)将步骤(4)中得到的柔性石墨纸置于两块平整的石墨块之间，于惰性气氛中以1-3℃/min的升温速率升至300～500℃并热处理0.5～4h后，即得到柔性电极材料。
2.如权利要求1所述的一种柔性电极材料，其特征在于所述步骤(1)中具有高储锂容量的纳米颗粒的成分为单质Si、Sn、Ge、P、S、Se、Te，金属氧化物ZnCo2O4、Li4Ti5O12、SnO2、Fe3O4、MnO2、Cr2O3，Co3O4,NiO,ZnO,CuO,金属硫化物FeS、FeS2、In2S3、SnS、SnS2、MoS2、Bi2S3、Co9S8以及金属硒化物FeSe2、SnSe、MoSe2中的一种或者两种以上任意比例的混合物，且纳米颗粒的粒度为5-50nm。
3.如权利要求1所述的一种柔性电极材料，其特征在于步骤(1)中所述的氧化石墨烯与具有高储锂容量的纳米颗粒之间的质量配比为1:0.8-2；所述的蒸馏水的用量按每毫克氧化石墨烯中加入1.5-2.5mL H2O的比例来进行调配。
4.如权利要求1所述的一种柔性电极材料，其特征在于步骤(1)所述的超声分散时的超声功率为220-350W，超声时间为1.5-3小时。
5.如权利要求1所述的一种柔性电极材料，其特征在于步骤(3)所述的冻干处理时的冷冻干燥时间为28-42h。
6.如权利要求1所述的一种柔性电极材料，其特征在于步骤(4)所述的不锈钢辊的直径为60-90mm，辊压次数为5-8次，所述复合柔性石墨纸的厚度为40-80μm。
7.如权利要求1所述的一种柔性电极材料，其特征在于步骤(5)所述的热处理温度为350～450℃，热处理时间为1-3h。
8.如权利要求2所述的一种柔性电极材料，其特征在于所述纳米颗粒的粒度为5-30nm。
9.权利要求1-8中任意一项所述一种柔性电极材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将氧化石墨烯与具有高储锂容量的纳米颗粒按质量比1:0.5-2.5的比例加入到一定体积的蒸馏水中，在200-400W的功率下超声分散1-4小时得到氧化石墨烯和纳米颗粒均匀分散的混合溶液，其中，蒸馏水的用量按每毫克氧化石墨烯中加入1-3mL H2O的比例来进行调配；
(2)将步骤(1)中超声分散后的混合溶液倒入盛有液氮的平底金属圆盘中，之后向盘中缓慢持续倒入液氮以至混合溶液完全凝固成为固体；
(3)将步骤(2)中得到的装有固体的圆盘放入冷冻干燥机中进行冻干处理，处理时间为24-48h以保证完全干燥，得到完整多孔的片状复合材料；
(4)将步骤(3)充分冻干处理后得到的完整多孔的片状复合材料转移至铺有硫酸纸的光滑不锈钢板上，使用直径为50-100mm的不锈钢辊反复辊压3-10次制得厚度为30-100μm的复合柔性石墨纸；
(5)将步骤(4)中得到的柔性石墨纸置于两块平整的石墨块之间，于惰性气氛中以1-3℃/min的升温速率升至300～500℃并热处理0.5～4h后，即得到柔性电极材料。
10.权利要求1所述的一种柔性电极材料的应用，其特征在于用于制备锂离子电池。
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| CN201910083971.XA CN109768216A (zh) | 2019-01-29 | 2019-01-29 | 一种柔性电极材料及其制备方法和应用 |
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Cited By (5)
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|---|---|---|---|---|
| CN110247038A (zh) * | 2019-06-14 | 2019-09-17 | 天能电池集团股份有限公司 | 一种Bi2S3-MoS2/石墨烯复合纳米材料及其制备方法 |
| CN110350149A (zh) * | 2019-06-14 | 2019-10-18 | 天能电池集团股份有限公司 | 一种电化学储钠的复合电极及其制备方法 |
| CN110350160A (zh) * | 2019-06-14 | 2019-10-18 | 天能电池集团股份有限公司 | 一种电化学储锂的复合电极及其制备方法 |
| CN110350159A (zh) * | 2019-06-14 | 2019-10-18 | 天能电池集团股份有限公司 | 一种同时电化学储锂和储钠的复合电极及其制备方法 |
| CN110581278A (zh) * | 2019-09-24 | 2019-12-17 | 浙江农林大学 | 柔性锂离子电池用正极材料及其制备方法、应用以及柔性锂离子电池 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104916832A (zh) * | 2015-07-09 | 2015-09-16 | 山西大学 | 一种高性能柔性负极材料的制备方法 |
| CN105633343A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-06-01 | 武汉艾特米克超能新材料科技有限公司 | 具有自支撑能力的柔性锂离子电池电极片及制备方法 |
| CN105742579A (zh) * | 2014-12-08 | 2016-07-06 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 锂离子电池用石墨烯卷空心二氧化锡复合材料的制备方法 |
-
2019
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105742579A (zh) * | 2014-12-08 | 2016-07-06 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 锂离子电池用石墨烯卷空心二氧化锡复合材料的制备方法 |
| CN104916832A (zh) * | 2015-07-09 | 2015-09-16 | 山西大学 | 一种高性能柔性负极材料的制备方法 |
| CN105633343A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-06-01 | 武汉艾特米克超能新材料科技有限公司 | 具有自支撑能力的柔性锂离子电池电极片及制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| CRISTINA BOTAS ET AL.: ""Sn- and SnO2-Graphene Flexible Foams Suitable as BinderFree Anodes for Lithium Ion Batteries"", 《JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A》 * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110247038A (zh) * | 2019-06-14 | 2019-09-17 | 天能电池集团股份有限公司 | 一种Bi2S3-MoS2/石墨烯复合纳米材料及其制备方法 |
| CN110350149A (zh) * | 2019-06-14 | 2019-10-18 | 天能电池集团股份有限公司 | 一种电化学储钠的复合电极及其制备方法 |
| CN110350160A (zh) * | 2019-06-14 | 2019-10-18 | 天能电池集团股份有限公司 | 一种电化学储锂的复合电极及其制备方法 |
| CN110350159A (zh) * | 2019-06-14 | 2019-10-18 | 天能电池集团股份有限公司 | 一种同时电化学储锂和储钠的复合电极及其制备方法 |
| CN110581278A (zh) * | 2019-09-24 | 2019-12-17 | 浙江农林大学 | 柔性锂离子电池用正极材料及其制备方法、应用以及柔性锂离子电池 |
| CN110581278B (zh) * | 2019-09-24 | 2021-04-27 | 浙江农林大学 | 柔性锂离子电池用正极材料及其制备方法、应用以及柔性锂离子电池 |
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