CN110289390B - 一种3d石墨烯化碳电极、制备方法及全电池 - Google Patents
一种3d石墨烯化碳电极、制备方法及全电池 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110289390B CN110289390B CN201910548750.5A CN201910548750A CN110289390B CN 110289390 B CN110289390 B CN 110289390B CN 201910548750 A CN201910548750 A CN 201910548750A CN 110289390 B CN110289390 B CN 110289390B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electrode
- carbon
- graphite
- graphene
- containing conductive
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 673
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 258
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 188
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 245
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 245
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims abstract description 117
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims abstract description 117
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 claims abstract description 77
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 54
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 42
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000005087 graphitization Methods 0.000 claims abstract description 5
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 102
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 92
- 239000002390 adhesive tape Substances 0.000 claims description 72
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 63
- MINVSWONZWKMDC-UHFFFAOYSA-L mercuriooxysulfonyloxymercury Chemical compound [Hg+].[Hg+].[O-]S([O-])(=O)=O MINVSWONZWKMDC-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 43
- 229910000371 mercury(I) sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 43
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 claims description 35
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 32
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 32
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 30
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 claims description 20
- CREMABGTGYGIQB-UHFFFAOYSA-N carbon carbon Chemical compound C.C CREMABGTGYGIQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 claims description 19
- -1 polypropylene Polymers 0.000 claims description 19
- GWBWGPRZOYDADH-UHFFFAOYSA-N [C].[Na] Chemical compound [C].[Na] GWBWGPRZOYDADH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 17
- YZSKZXUDGLALTQ-UHFFFAOYSA-N [Li][C] Chemical compound [Li][C] YZSKZXUDGLALTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 15
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 12
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims description 12
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 12
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 claims description 12
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 12
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 11
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 claims description 11
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 11
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000011863 silicon-based powder Substances 0.000 claims description 10
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 7
- 229910021383 artificial graphite Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 5
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims description 4
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 3
- 229910001488 sodium perchlorate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract description 18
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract description 18
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 abstract description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 7
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 abstract description 3
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 abstract description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 74
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 45
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 30
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 25
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 15
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 14
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 12
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 12
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 12
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 10
- SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N sodium hypochlorite Chemical compound [Na+].Cl[O-] SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000003411 electrode reaction Methods 0.000 description 9
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 8
- 229910013872 LiPF Inorganic materials 0.000 description 8
- 101150058243 Lipf gene Proteins 0.000 description 8
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 8
- 235000011837 pasties Nutrition 0.000 description 8
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 8
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 7
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 7
- DPXJVFZANSGRMM-UHFFFAOYSA-N acetic acid;2,3,4,5,6-pentahydroxyhexanal;sodium Chemical compound [Na].CC(O)=O.OCC(O)C(O)C(O)C(O)C=O DPXJVFZANSGRMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 6
- 235000019812 sodium carboxymethyl cellulose Nutrition 0.000 description 6
- 229920001027 sodium carboxymethylcellulose Polymers 0.000 description 6
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 5
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 description 4
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 3
- 229910001290 LiPF6 Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N C60 fullerene Chemical compound C12=C3C(C4=C56)=C7C8=C5C5=C9C%10=C6C6=C4C1=C1C4=C6C6=C%10C%10=C9C9=C%11C5=C8C5=C8C7=C3C3=C7C2=C1C1=C2C4=C6C4=C%10C6=C9C9=C%11C5=C5C8=C3C3=C7C1=C1C2=C4C6=C2C9=C5C3=C12 XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- QUWBSOKSBWAQER-UHFFFAOYSA-N [C].O=C=O Chemical compound [C].O=C=O QUWBSOKSBWAQER-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002947 alkylene group Chemical group 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical group 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 229910003472 fullerene Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007770 graphite material Substances 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/058—Construction or manufacture
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/133—Electrodes based on carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/139—Processes of manufacture
- H01M4/1393—Processes of manufacture of electrodes based on carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
- H01M4/583—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
- H01M4/587—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx for inserting or intercalating light metals
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
本发明涉及石墨烯碳材料应用于电池或电容化学储能技术领域，尤其涉及一种3D石墨烯化碳电极、制备方法以及全电池。以石墨纸为原料，在石墨纸的一面涂覆含碳导电胶，烘干固化，形成含碳导电胶与石墨纸复合的电极材料；将石墨纸的另一面的部分区域石墨烯化处理，形成3D石墨烯化碳电极。本发明制得高比容量碳正极和超级电池特征的全电池；原料来源广泛、成本低廉、制备方法简捷环保；产品性能稳定可控，适合工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及石墨烯碳材料应用于电池或电容化学储能技术领域，尤其涉及一种3D石墨烯化碳电极、制备方法以及全电池。
背景技术
石墨烯(Graphene)是继富勒烯、碳纳米管之后一种新近为人类所认识的碳元素的同素异形体。石墨烯是一种碳原子以sp2杂化轨道成键，以六元环结构形成的单层二维蜂窝状晶格结构的碳材料。石墨烯的这种独特的结构给它带来了一系列新颖、特殊的性质，比如无色透明(吸收光强度仅为2.3％)、导电率高(单层石墨烯导电率与铜相近)、力学性能优异(抗拉强度可达50～200GPa，弹性模量可达1TPa，单层石墨烯的抗拉强度是同等厚度钢片的100倍)、超大的比表面积(1mm厚度的石墨颗粒具有300多万张石墨烯)。以上特性使得石墨烯在超级电容、化学电池等储能领域具有广阔的应用前景。但是，石墨烯直接用于储能领域生产实践中还存在许多局限，没有完全发挥石墨烯超大比表面、高导电等特性，没能显著提高化学储能器件比容量、比能量等关键技术的性能指标，因此石墨烯储能器件的制备及其应用研究已成为近年来科学研究中的热点。
综上所述，目前石墨烯在化学储能应用领域的技术还不能满足制备方法简单、成本低廉、产品性能稳定可控等工业化基本要求，尤其不能充分发挥石墨烯高导电、高比表面等优异特性，因此，极大的限制了石墨烯在化学储能领域更广泛的产业化应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种石墨烯化碳电极的制备方法和使用该碳电极制备的全电池。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种3D石墨烯化碳电极的制备方法，以石墨纸为原料，在石墨纸的一面涂覆含碳导电胶，烘干固化，形成石墨纸与含碳导电胶复合的电极材料；将石墨纸的另一面的部分区域石墨烯化处理，形成3D石墨烯化碳电极。
作为优选方案，所述石墨烯化处理是将石墨纸含碳与导电胶复合的电极材料的石墨纸面先进行微机械剥离，再进行电化学膨胀处理或/和CV扫描处理。
具体地，所述微机械剥离是用胶带对石墨纸面的部分区域反复粘贴若干次，直到与含碳导电胶结合不牢的石墨被去除，留在含碳导电胶基体上的石墨部分石墨烯化，即为一次石墨烯化。
作为优选，所述微机械剥离是用胶带对石墨纸面的部分区域反复粘贴1-100次。
具体地，所述的电化学膨胀处理是将一次石墨烯化的石墨纸面的部分区域作为正极，1M-20M的硫酸溶液为电解质溶液，对电极为碳电极、铂电极或铅电极，通直流电，表面石墨脱落，留在含碳导电胶基体上的石墨部分石墨烯化，即为二次石墨烯化；其中，所述直流电的电压为0.1V-30V，电流0.1mA/cm2-1000mA/cm2，通电时间为1s-3600s。
作为优选，所述CV扫描处理是将一次石墨烯化或二次石墨烯化的石墨纸面的部分区域作为正极，1M-20M的硫酸溶液为电解质溶液，对电极为碳电极、铂电极或铅电极，参比电极为硫酸亚汞电极，进行CV扫描，表面石墨脱落，留在含碳导电胶基体上的石墨部分石墨烯化，其中，CV扫描对硫酸亚汞电极电压为0V-2V，扫描速率为(0.1*10-9-10*10-8)V/S，扫描圈数1-100。
具体地，所述石墨纸的另一面的部分区域为电池反应区域和电极材料导电极耳区域，所述石墨纸的另一面的其余部分采用疏水胶封闭固化，然后将石墨纸的另一面的部分区域石墨烯化处理。
作为优选，所述石墨纸为天然膨胀石墨纸或人工石墨纸。
作为优选，所述含碳导电胶的碳源为石墨粉、碳纳米管或石墨烯粉体，所述含碳导电胶的胶源为有机亲水胶、有机疏水胶、无机亲水胶或无机疏水胶。
本发明还包括第二种方案，3D石墨烯化碳电极，由上述的制备方法制备而得。
作为优选，所述3D石墨烯化碳电极的储电容量大于等于0.1mAh/cm2，在1M-10M硫酸溶液中相对于标准氢电极的电极电势为0V-3V。
本发明还包括第三种方案，3D石墨烯化碳电极构成的全电池，以上述的3D石墨烯化碳电极作为正极，以另一石墨烯化碳电极为负极组装成碳-碳全电池；或以金属锂或石墨锂或钛酸锂为负极组装成碳-锂全电池；或以金属钠为负极组装成碳-钠全电池。
作为优选，所述碳-碳全电池的电解液为1M-10M硫酸溶液，电池隔板为AGM或含硅粉和AGM的电池隔板；
所述碳-锂全电池的电解液为体积比为1:1:1的碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯和碳酸乙烯酯的混合溶液，隔膜为聚丙烯膜；
所述碳-钠全电池的电解液为1M-5M NaClO4的聚碳酸酯溶液，隔膜为玻璃纤维虑纸。
作为优选，所述全电池为二电极电池或三电极电池，当其为三电极电池时，参比电极为硫酸亚汞电极。
具体地，二电极碳-碳全电池，电池的放电电压平台0V-3V，包含1-5个电压平台。
具体地，三电极碳-碳全电池，通直流电充电相对于硫酸亚汞电极，恒电流1-15mA充电达1-2.5V，恒电压1-2.5V充电1-600min，放电终止电压-1V到1V，放电电压平台-0.6V到2.3V。
具体地，二电极碳-锂全电池，电池的放电电压平台0V-5V，包含1-5个电压平台。
具体地，三电极碳-锂全电池，通直流电充电相对于硫酸亚汞电极，恒电流1-15mA充电达1-6V，恒电压1-6V充电1-600min，放电终止电压-1V到1V，放电电压平台-0.6V到5V。
具体地，二电极碳-钠全电池，池的放电电压平台0V-3V，包含1-5个电压平台。
具体地，三电极碳-钠全电池，通直流电充电相对于硫酸亚汞电极，恒电流1-15mA充电达1-6V，恒电压1-6V充电1-600min，放电终止电压-1V到1V，放电电压平台-0.6V到5V。
其中，碳-碳全电池反应机理为，正负极都是经过处理后的初步石墨烯化碳电极，经过反复充放电循环，充电时，正极的3D石墨烯化碳电极，将逐渐氧化成高价态的氧化石墨烯，以羧基为主，碳化合价为+3价，负极的石墨烯化碳电极逐渐被还原成低价态的还原石墨烯，以碳氢键为主，碳为零价；当放电时，正负极都达到以羟基为主，碳为+1价。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
(1)在含碳导电胶基与石墨碳材料结合的界面上，石墨原位实现石墨烯化，将石墨烯化碳层作为正极，制得高比容量碳正极和高比能量的碳-碳全电池。
(2)原料来源广泛、成本低廉，各种类型的石墨皆可用于制备，制备辅助材料节能环保，制造成本低廉。
(3)制备方法简便、产品性能稳定可控，适合工业化生产。
附图说明
图1是本发明实施例的3D石墨烯化碳电极的SEM图；
图2本发明实施例的3D石墨烯化碳电极结构示意图；
图3本发明实施例的3D石墨烯化碳正极所构成的二电极全电池结构示意图；
图4本发明实施例的3D石墨烯化碳正极所构成的三电极全电池结构示意图；
图5本发明实施例1的二电极的碳-碳全电池最高充电电压2.4V的电池放电曲线图；
图6本发明实施例2的二电极的碳-碳全电池最高充电电压1.35V的电池放电曲线图。
图7本发明实施例3的三电极的碳-碳全电池最高充电电压相对于硫酸亚汞电极为1.437V，电池放电曲线图。
具体实施方式
实施例1
一种3D石墨烯化碳电极的制备方法包括：(1)取一块1cm*3cm，厚度为0.05mm的柔性膨胀石墨纸条洗涤、烘干，将乙炔黑96.85％、羧甲基纤维素钠1.55％和丁苯橡胶1.60％，充分搅拌均匀，调成糊状含碳导电胶浆料；将该糊状含碳导电胶浆料均匀铺覆在石墨纸条一面上，铺覆厚度为0.08mm，如图2所示，形成含碳导电胶层1，然后将铺覆好的膨胀石墨-含碳导电胶薄片在常温下真空干燥5小时，制得膨胀石墨-含碳导电胶复合的电极材料薄片，；
(2)将膨胀石墨-含碳导电胶复合的电极材料薄片一端石墨面1cm*1cm电池反应面4，另一端石墨面1cm*0.5cm极耳区域2用疏水胶带贴合，其余部分用丁苯橡胶水均匀涂覆，在常温下干燥2小时，取出再用丁苯橡胶水补充涂覆，然后再在常温下干燥2小时，即形成疏水胶封闭区域3；
(3)将膨胀石墨-含碳导电胶复合的电极材料薄片石墨电池反应面4和极耳区域2上的胶带揭去，在电池反应面4的石墨上用胶带粘贴3次，将电池反应面4的石墨面作为正极，10M的硫酸溶液作为电解质，对电极为碳电极，参比电极为硫酸亚汞电极，CV扫描对硫酸亚汞电极电压为0V-1.6V；扫描速率为8.8*10-8V/S；扫描2圈，即分别进行微机械剥离和CV扫描处理，即形成3D石墨烯化电极,如图1所示形成的石墨烯比表面较大，尺寸较大。
本实施例还包括，3D石墨烯化碳电极构成的全电池制备方法，如图3所示，将上述形成的3D石墨烯化电极作为电池正极5，5M的硫酸溶液为电解质溶液，对电极为另一石墨烯化碳电极为负极6，含有硅粉的AGM隔膜7紧装在聚乙烯塑料袋中，组装成碳-碳二电极全电池，通直流电充电，如图5所示，恒流1mA、最高充电电压2.4V，再恒压30min，然后恒流0.1mA放电，放电终止电压0.1V，充放电循环50次，化成达到稳定容量0.55mAh/cm2，放电电压平台1.75V-1.92V。
实施例2
本实施例中，一种3D石墨烯化碳电极的制备方法，步骤(1)和(2)与实施例1相同，在此不再赘述。不同之处在于步骤(3)。
其中，(3)如图2所示，将膨胀石墨-含碳导电胶复合的电极材料薄片石墨电池反应面4和极耳区域2上的胶带揭去，在电池反应面4的石墨上用胶带粘贴3次，将电池反应面4的石墨面作为正极，10M的硫酸溶液为电解质溶液，对电极为碳电极，通直流电电压为2.7V；电流0.1mA/cm2-1000mA/cm2；时间30min，表面石墨脱落，用纯水冲洗去多余的石墨。即分别进行微机械剥离和电化学膨胀处理，即形成3D石墨烯化电极。
本实施例还包括，3D石墨烯化碳电极构成的全电池制备方法，将上述形成的3D石墨烯化电极作为电池正极，5M的硫酸溶液为电解质溶液，对电极负极为另一石墨烯化碳电极为负极，含有硅粉的AGM隔膜紧装在聚乙烯塑料袋中，组装成碳-碳二电极全电池，通直流电充电，如图6所示，恒流1mA、最高充电电压1.35V，再恒压30min，然后恒流0.1mA放电，放电终止电压0.1V，充放电循环50次，化成达到稳定容量0.53mAh/cm2，放电电压平台0.98V-1.00V。
实施例3
本实施例中，一种3D石墨烯化碳电极的制备方法，步骤(1)、(2)和(3)与实施例1相同，在此不再赘述。
本实施例还包括，3D石墨烯化碳电极构成的全电池制备方法，如图4所示，将上述形成的3D石墨烯化电极作为电池正极5，5M的硫酸溶液为电解质溶液9，对电极另一石墨烯化碳电极为负极6，参比电极为硫酸亚汞电极8，在烧杯中组成碳-碳三电极全电池，相对于硫酸亚汞电极8，通直流电充电，如图7所示，恒电流1mA充电达1.437V，恒电压1.437V充电30min，电流0.1mA/cm2-1000mA/cm2，恒流放电电流0.1mA，放电终止电压-0.683V，充放电循环50次，化成达到稳定容量0.01mAh/cm2以上，放电电压平台-0.4V到1.0V。
实施例4
本实施例中，一种3D石墨烯化碳电极的制备方法，步骤(1)和(2)与实施例1相同，在此不再赘述。
其中，(3)如图2所示，将膨胀石墨-含碳导电胶复合的电极材料薄片石墨电池反应面4和极耳区域2上的胶带揭去，在电池反应面4的石墨上用胶带粘贴30次，将电池反应面4的石墨面作为正极，1M的硫酸溶液作为电解质，对电极为碳电极，参比电极为硫酸亚汞电极，CV扫描对硫酸亚汞电极电压为0V-2V；扫描速率为10*10-8V/S；扫描20圈，即分别进行微机械剥离和CV扫描处理，即形成3D石墨烯化电极。
本实施例还包括，3D石墨烯化碳电极构成的全电池制备方法，如图3所示，将上述形成的3D石墨烯化电极作为电池正极，5M的硫酸溶液为电解质溶液，对电极另一石墨烯化碳电极为负极，含有硅粉的AGM隔膜紧装在聚乙烯塑料袋中，组装成碳-碳二电极全电池，通直流电充电，恒流1mA充电达2.2V，再恒压30min，然后恒流0.1mA放电，放电终止电压0.1V，充放电循环50次，化成达到稳定容量0.01mAh/cm2以上，放电电压平台0.2V-2.05V。
实施例5
本实施例中，一种3D石墨烯化碳电极的制备方法，步骤(1)和(2)与实施例1相同，在此不再赘述。
其中，(3)如图2所示，将膨胀石墨-含碳导电胶复合的电极材料薄片石墨电池反应面4和极耳区域2上的胶带揭去，在电池反应面4的石墨上用胶带粘贴30次，将电池反应面4的石墨面作为正极，20M的硫酸溶液作为电解质，对电极为碳电极，参比电极为硫酸亚汞电极，CV扫描对硫酸亚汞电极电压为0V-2V；扫描速率为0.1*10-9V/S；扫描20圈，即分别进行微机械剥离和CV扫描处理，即形成3D石墨烯化电极。
本实施例还包括，3D石墨烯化碳电极构成的全电池制备方法，将上述形成的3D石墨烯化电极作为电池正极，5M的硫酸溶液为电解质溶液，另一石墨烯化碳电极，含有硅粉的AGM隔膜紧装在聚乙烯塑料袋中，组装成碳-碳二电极全电池，通直流电充电，恒流1mA充电达2.4V，再恒压30min，然后恒流0.1mA放电，放电终止电压0.1V，充放电循环50次，化成达到稳定容量0.01mAh/cm2以上，放电电压平台0.2V-2.05V。
实施例6
本实施例中，一种3D石墨烯化碳电极的制备方法，步骤(1)和(2)与实施例1相同，在此不再赘述。
(3)如图2所示，将膨胀石墨-含碳导电胶复合的电极材料薄片石墨电池反应面4和极耳区域2上的胶带揭去，在反应面石墨上用胶带粘贴100次，将电极反应部分的石墨面作为正极，20M的硫酸溶液为电解质溶液，对电极为碳电极，通直流电电压为30V；电流0.1mA/cm2-1000mA/cm2；时间60min，表面石墨脱落，用纯水冲洗去多余的石墨；即分别进行微机械剥离和电化学膨胀处理，即形成3D石墨烯化电极。
本实施例还包括，3D石墨烯化碳电极构成的全电池制备方法，将上述形成的3D石墨烯化电极作为电池正极，5M的硫酸溶液为电解质溶液，对电极另一石墨烯化碳电极为负极，含有硅粉的AGM隔膜紧装在聚乙烯塑料袋中，组装成碳-碳全电池，通直流电充电，恒流1mA充电达2.4V，再恒压30min，然后恒流0.1mA放电，放电终止电压0.1V，充放电循环50次，化成达到稳定容量0.01mAh/cm2以上，放电电压平台0.2V-2.05V。
实施例7
一种3D石墨烯化碳电极的制备方法包括：(1)取一块1cm*3cm，厚度为0.05mm的柔性膨胀石墨纸条洗涤、烘干，将商用环氧AB型含碳导电胶，充分搅拌均匀铺覆在石墨纸条一面上，铺覆厚度为0.08mm，如图2所示，形成含碳导电胶层1，然后将铺覆好的膨胀石墨-导电胶薄片在常温下真空干燥5小时，制得膨胀石墨-含碳导电胶复合的电极材料薄片；
(2)将膨胀石墨-含碳导电胶复合的电极材料薄片一端石墨面1cm*1cm电池反应面4，另一端石墨面1cm*0.5cm极耳区域2用疏水胶带贴合，其余部分用丁苯橡胶水均匀涂覆，在常温下干燥2小时，取出在用丁苯橡胶水补充涂覆，然后再在常温下干燥2小时；
(3)将膨胀石墨-含碳导电胶复合的电极材料薄片石墨电池反应面4和极耳区域2上的胶带揭去，在电池反应面4的石墨上用胶带粘贴1次，将电池反应面4的石墨面作为正极，10M的硫酸溶液为电解质溶液，对电极为碳电极，通直流电电压为0.1V；电流0.1mA/cm2-1000mA/cm2；时间10min，表面石墨脱落，用纯水冲洗去多余的石墨；即分别进行微机械剥离和电化学膨胀处理，即形成3D石墨烯化电极。
本实施例还包括，3D石墨烯化碳电极构成的全电池制备方法，将上述形成的3D石墨烯化电极作为电池正极，5M的硫酸溶液为电解质溶液，对另一石墨烯化碳电极为负极，含有硅粉的AGM隔膜紧装在聚乙烯塑料袋中，组装成碳-碳二电极全电池，通直流电充电，恒流1mA到2.2V，再恒压30min，然后恒流0.1mA放电，放电终止电压0.1V，充放电循环50次，化成达到稳定容量0.01mAh/cm2以上，放电电压平台0.2V-2.05V。
实施例8
本实施例中，一种3D石墨烯化碳电极的制备方法，步骤(1)和(2)与实施例7相同，在此不再赘述。
其中，(3)如图2所示，将膨胀石墨-含碳导电胶复合的电极材料薄片石墨电池反应面4和极耳区域2上的胶带揭去，在电池反应面4的石墨上用胶带粘贴60次，将电池反应面4的石墨面作为正极，10M的硫酸溶液中，对电极为碳电极，参比电极为硫酸亚汞电极，CV扫描对硫酸亚汞电极电压为0V-1.6V；扫描速率为8.8*10-8V/S；扫描2圈；即分别进行微机械剥离和CV扫描处理，即形成3D石墨烯化电极。
本实施例还包括，3D石墨烯化碳电极构成的全电池制备方法，将上述形成的3D石墨烯化电极作为电池正极，5M的硫酸溶液为电解质溶液，对电极另一石墨烯化碳电极为负极，参比电极为硫酸亚汞电极，在烧杯中组成碳-碳三电极电池，相对于硫酸亚汞电极，通直流电充电，恒电流1mA充电达1.437V，恒电压1.437V充电30min，电流0.1mA/cm2-1000mA/cm2，恒流放电电流0.1mA，放电终止电压-0.683V，充放电循环5次，化成达到稳定容量0.2mAh/cm2以上，放电电压平台-0.4V到1.0V。
实施例9
一种3D石墨烯化碳电极的制备方法包括：(1)取一块1cm*3cm，厚度为0.05mm的柔性人工石墨纸条洗涤、烘干，将碳纳米管96.85％、羧甲基纤维素钠1.55％、丁苯橡胶1.60％，充分搅拌均匀，调成糊状含碳导电胶浆料；将该糊状含碳导电胶浆料均匀铺覆在石墨纸条一面上，铺覆厚度为0.08mm，然后将铺覆好的人工石墨-导电胶薄片在常温下真空干燥5小时，制得人工石墨-含碳导电胶复合的电极材料薄片；
(2)将人工石墨-含碳导电胶复合的电极材料薄片一端石墨面1cm*1cm反应面，另一端石墨面1cm*0.5cm极耳区域2用疏水胶带贴合，其余部分用丁苯橡胶水均匀涂覆，在常温下干燥2小时，取出在用丁苯橡胶水补充涂覆，然后再在常温下干燥2小时；
(3)将人工石墨-含碳导电胶复合的电极材料薄片石墨电池反应面4和极耳区域2上的胶带揭去，在反应面石墨上用胶带粘贴3次，将电极反应部分的石墨面作为正极，10M的硫酸溶液为电解质溶液，对电极为碳电极，通直流电电压为2.7V；电流0.1mA/cm2-1000mA/cm2；时间30min，表面石墨脱落，用纯水冲洗去多余的石墨；即分别进行微机械剥离和电化学人工处理，即形成3D石墨烯化电极。
本实施例还包括，3D石墨烯化碳电极构成的全电池制备方法，将上述形成的3D石墨烯化电极作为电池正极，5M的硫酸溶液为电解质溶液，对电极另一石墨烯化碳电极为负极，含有硅粉的AGM隔膜紧装在聚乙烯塑料袋中，组装成碳-碳全电池，通直流电充电，恒流5mA到2.4V，再恒压30min，然后恒流1mA放电，放电终止电压1.0V，充放电循环500次，再调整恒流1mA充电到电压为1.35V，恒压1.35V充电30min，然后恒流1mA放电，放电终止电压0.1V，充放电循环30次，化成达到稳定容量0.1mAh/cm2以上，放电电压平台0.4V-1.0V。
实施例10
一种3D石墨烯化碳电极的制备方法包括：(1)取一块1cm*3cm，厚度为0.05mm的柔性膨胀石墨纸条洗涤、烘干，将商用环氧AB型含碳导电胶，充分搅拌均匀铺覆在石墨纸条一面上，铺覆厚度为0.08mm，然后将铺覆好的膨胀石墨-导电胶薄片在常温下真空干燥5小时，制得膨胀石墨-含碳导电胶复合的电极材料薄片；
(2)将膨胀石墨-含碳导电胶复合的电极材料薄片一端石墨面1cm*1cm反应面，另一端石墨面1cm*0.5cm极耳区域用疏水胶带贴合，其余部分用丁苯橡胶水均匀涂覆，在常温下干燥2小时，取出在用丁苯橡胶水补充涂覆，然后再在常温下干燥2小时；
(3)将膨胀石墨-含碳导电胶复合的电极材料薄片石墨电池反应面和极耳区域上的胶带揭去，在反应面石墨上用胶带粘贴1次，将电极反应部分的石墨面作为正极，10M的硫酸溶液为电解质溶液，对电极为铅电极，通直流电电压为2.7V；电流0.1mA/cm2-1000mA/cm2；时间30min，表面石墨脱落，用纯水冲洗去多余的石墨；即分别进行微机械剥离和电化学膨胀处理，即形成3D石墨烯化电极。
本实施例还包括，3D石墨烯化碳电极构成的全电池制备方法，将上述形成的3D石墨烯化电极作为电池正极，5M的硫酸溶液为电解质溶液，对电极另一石墨烯化碳电极为负极，含有硅粉的AGM隔膜紧装在聚乙烯塑料袋中，组装成碳-碳二电极全电池，通直流电充电，恒流1mA到2.4V，再恒压30min，然后恒流0.1mA放电，放电终止电压0.1V，充放电循环500次，再调整恒流1mA充电到电压为1.35V，恒压1.35V充电30min，然后恒流0.1mA放电，放电终止电压0.1V，充放电循环30次，化成达到稳定容量0.1mAh/cm2以上，放电电压平台0.4V-1.0V。
实施例11
一种3D石墨烯化碳电极的制备方法包括：(1)取一块1cm*3cm，厚度为0.05mm的柔性膨胀石墨纸条洗涤、烘干，将乙炔黑96.85％、羧甲基纤维素钠1.55％和丁苯橡胶1.60％，充分搅拌均匀，调成糊状含碳导电胶浆料；将该糊状含碳导电胶浆料均匀铺覆在石墨纸条一面上，铺覆厚度为0.08mm，如图2所示，形成含碳导电胶层1，然后将铺覆好的膨胀石墨-含碳导电胶薄片在常温下真空干燥5小时，制得膨胀石墨-含碳导电胶复合的电极材料薄片；
(2)将膨胀石墨-含碳导电胶复合的电极材料薄片一端石墨面1cm*1cm反应面，另一端石墨面1cm*0.5cm极耳区域2用疏水胶带贴合，其余部分用丁苯橡胶水均匀涂覆，在常温下干燥2小时，取出再用丁苯橡胶水补充涂覆，然后再在常温下干燥2小时，即形成疏水胶封闭区域3；
(3)将膨胀石墨-含碳导电胶复合的电极材料薄片石墨电池反应面4和极耳区域2上的胶带揭去，在电池反应面4石墨上用胶带粘贴3次，将电池反应面4的石墨面作为正极，10M的硫酸溶液作为电解质，对电极为碳电极，参比电极为硫酸亚汞电极，CV扫描对硫酸亚汞电极电压为0V-1.6V；扫描速率为8.8*10-8V/S；扫描2圈；即分别进行微机械剥离和CV扫描处理，即形成3D石墨烯化电极，如图1所示。
本实施例还包括，3D石墨烯化碳电极构成的全电池制备方法，将上述形成的3D石墨烯化电极作为电池正极，以金属锂片为负极，聚丙烯膜为隔膜(Celgard2400)，1M LiPF6的碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸乙烯酯(EC)的混合液为电解液(DMC、EMC和EC的体积比为1:1:1),组装成碳-锂二电极全电池，通直流电充电，恒流5mA到4.5V，再恒压30min，然后恒流1mA放电，放电终止电压0.1V，充放电循环5次，化成达到稳定容量0.3mAh/cm2以上，放电电压平台0.2V-4.05V。
实施例12
本实施例中，一种3D石墨烯化碳电极的制备方法，步骤(1)和(2)与实施例11相同，在此不再赘述。不同之处在于步骤(3)。
(3)如图2所示，将膨胀石墨-含碳导电胶复合的电极材料薄片石墨电池反应面4和极耳区域2上的胶带揭去，在电池反应面4石墨上用胶带粘贴3次，将电池反应面4的石墨面作为正极，10M的硫酸溶液为电解质溶液，对电极为碳电极，通直流电电压为2.7V；电流0.1mA/cm2-1000mA/cm2；时间30min，表面石墨脱落，用纯水冲洗去多余的石墨；即分别进行微机械剥离和电化学膨胀处理，即形成3D石墨烯化电极。
本实施例还包括，3D石墨烯化碳电极构成的全电池制备方法，将上述形成的3D石墨烯化电极作为电池正极，以金属锂片为负极，聚丙烯膜为隔膜(Celgard2400)，1M LiPF6的碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸乙烯酯(EC)的混合液为电解液(DMC、EMC和EC的体积比为1:1:1),组装成碳-锂二电极全电池，通直流电充电，恒流5mA到4.5V，再恒压30min，然后恒流1mA放电，放电终止电压0.1V，充放电循环5次，化成达到稳定容量0.3mAh/cm2以上，放电电压平台0.2V-4.05V。
实施例13
本实施例中，一种3D石墨烯化碳电极的制备方法，步骤(1)和(2)与实施例12相同，在此不再赘述。不同之处在于步骤(3)。
(3)如图2所示，将膨胀石墨-含碳导电胶复合的电极材料薄片石墨电池反应面4和极耳区域2上的胶带揭去，在电池反应面4石墨上用胶带粘贴3次，将电池反应面4的石墨面作为正极，20M的硫酸溶液为电解质溶液，对电极为碳电极，通直流电电压为30V；电流0.1mA/cm2-1000mA/cm2；时间10s，表面石墨脱落，用纯水冲洗去多余的石墨；
本实施例还包括，3D石墨烯化碳电极构成的全电池制备方法，将上述形成的3D石墨烯化电极作为电池正极，以金属锂片为负极，聚丙烯膜为隔膜(Celgard2400)，1M LiPF6的碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸乙烯酯(EC)的混合液为电解液(DMC、EMC和EC的体积比为1:1:1),组装成碳-锂二电极全电池，通直流电充电，恒流5mA到4.5V，再恒压30min，然后恒流1mA放电，放电终止电压0.1V，充放电循环5次，化成达到稳定容量0.3mAh/cm2以上，放电电压平台0.2V-4.05V。
实施例14
本实施例中，一种3D石墨烯化碳电极的制备方法，步骤(1)和(2)与实施例11相同，在此不再赘述。不同之处在于步骤(3)。
(3)将膨胀石墨-含碳导电胶复合的电极材料薄片石墨电池反应面4和极耳区域2上的胶带揭去，在电池反应面4石墨上用胶带粘贴100次，将电极反应部分的石墨面作为正极，1M的硫酸溶液中，对电极为铅电极，参比电极为硫酸亚汞电极，CV扫描对硫酸亚汞电极电压为0V-2V；扫描速率为8.8*10-8V/S；扫描100圈；
本实施例还包括，3D石墨烯化碳电极构成的全电池制备方法，将上述形成的3D石墨烯化电极作为电池正极，以石墨锂片为负极，聚丙烯膜为隔膜(Celgard2400)，1M LiPF6的碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸乙烯酯(EC)的混合液为电解液(DMC、EMC和EC的体积比为1:1:1),组装成碳-锂二电极全电池，通直流电充电，恒流5mA到4.5V，再恒压30min，然后恒流1mA放电，放电终止电压0.1V，充放电循环5次，化成达到稳定容量0.3mAh/cm2以上，放电电压平台0.2V-4.05V。
实施例15
一种3D石墨烯化碳电极的制备方法包括：(1)取一块1cm*3cm，厚度为0.05mm的柔性膨胀石墨纸条洗涤、烘干，将商用环氧AB型含碳导电胶，充分搅拌均匀铺覆在石墨纸条一面上，铺覆厚度为0.08mm，如图2所示，形成含碳导电胶层1，然后将铺覆好的膨胀石墨-含碳导电胶薄片在常温下真空干燥5小时，制得膨胀石墨-含碳导电胶复合的电极材料薄片；
(2)将膨胀石墨-含碳导电胶复合的电极材料薄片一端石墨面1cm*1cm反应面，另一端石墨面1cm*0.5cm极耳区域2用疏水胶带贴合，其余部分用丁苯橡胶水均匀涂覆，在常温下干燥2小时，取出在用丁苯橡胶水补充涂覆，然后再在常温下干燥2小时；
(3)将膨胀石墨-含碳导电胶复合的电极材料薄片石墨电池反应面4和极耳区域2上的胶带揭去，在电池反应4面石墨上用胶带粘贴30次，将电池反应面的石墨面作为正极，10M的硫酸溶液中，对电极为碳电极，参比电极为硫酸亚汞电极，CV扫描对硫酸亚汞电极电压为0V-1.6V；扫描速率为8.8*10-8V/S；扫描2圈；
本实施例还包括，3D石墨烯化碳电极构成的全电池制备方法，将上述形成的3D石墨烯化电极作为电池正极，以钛酸锂为负极，聚丙烯膜为隔膜(Celgard2400)，1M LiPF6的碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸乙烯酯(EC)的混合液为电解液(DMC、EMC和EC的体积比为1:1:1),组装成碳-锂二电极全电池，通直流电充电，恒流5mA到4.5V，再恒压30min，然后恒流1mA放电，放电终止电压0.1V，充放电循环5次，化成达到稳定容量0.3mAh/cm2以上，放电电压平台0.2V-4.05V。
实施例16
本实施例中，一种3D石墨烯化碳电极的制备方法，步骤(1)和(2)与实施例15相同，在此不再赘述。不同之处在于步骤(3)。
(3)如图2所示，将膨胀石墨-含碳导电胶复合的电极材料薄片石墨电池反应面4和极耳区域2上的胶带揭去，在电池反应面4的石墨用胶带粘贴30次，将电极反应部分的石墨面作为正极，10M的硫酸溶液为电解质溶液，对电极为碳电极，通直流电电压为2.7V；电流0.1mA/cm2-1000mA/cm2；时间30min，表面石墨脱落，用纯水冲洗去多余的石墨；
本实施例还包括，3D石墨烯化碳电极构成的全电池制备方法，将上述形成的3D石墨烯化电极作为电池正极，以金属锂片为负极，聚丙烯膜为隔膜(Celgard2400)，1M LiPF6的碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸乙烯酯(EC)的混合液为电解液(DMC、EMC和EC的体积比为1:1:1),组装成碳-锂二电极全电池，通直流电充电，恒流5mA到4.5V，再恒压30min，然后恒流1mA放电，放电终止电压0.1V，充放电循环5次，化成达到稳定容量0.3mAh/cm2以上，放电电压平台0.2V-4.05V。
实施例17
本实施例中，一种3D石墨烯化碳电极的制备方法，步骤(1)和(2)与实施例15相同，在此不再赘述。不同之处在于步骤(3)。
(3)将膨胀石墨-含碳导电胶复合的电极材料薄片石墨电池反应面4和极耳区域2上的胶带揭去，在电池反应面4的石墨用胶带粘贴3次，将电池反应面4的石墨面作为正极，10M的硫酸溶液为电解质溶液，对电极为碳电极，通直流电电压为0.1V；电流0.1mA/cm2-1000mA/cm2；时间60min，表面石墨脱落，用纯水冲洗去多余的石墨；
本实施例还包括，3D石墨烯化碳电极构成的全电池制备方法，将上述形成的3D石墨烯化电极作为电池正极，以石墨锂片为负极，聚丙烯膜为隔膜(Celgard2400)，1M LiPF6的碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸乙烯酯(EC)的混合液为电解液(DMC、EMC和EC的体积比为1:1:1),组装成碳-锂二电极全电池，通直流电充电，恒流5mA到4.5V，再恒压30min，然后恒流1mA放电，放电终止电压0.1V，充放电循环5次，化成达到稳定容量0.3mAh/cm2以上，放电电压平台0.2V-4.05V。
实施例18
本实施例中，一种3D石墨烯化碳电极的制备方法，步骤(1)和(2)与实施例15相同，在此不再赘述。
(3)将膨胀石墨-含碳导电胶复合的电极材料薄片石墨电池反应面4和极耳区域2上的胶带揭去，在电池反应面石墨上用胶带粘贴3次，将电极反应部分的石墨面作为正极，10M的硫酸溶液中，对电极为碳电极，参比电极为硫酸亚汞电极，CV扫描对硫酸亚汞电极电压为0V-1.6V；扫描速率为8.8*10-8V/S；扫描2圈；
本实施例还包括，3D石墨烯化碳电极构成的全电池制备方法，如图4所示，将上述形成的3D石墨烯化电极作为电池正极5，以金属锂片为负极6，1M LiPF6的碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸乙烯酯(EC)的混合液为电解液9(DMC、EMC和EC的体积比为1:1:1),参比电极为硫酸亚汞电极8，组成三电极碳-锂全电池，通直流电充电，恒电流5mA充电达1.437V，恒电压1.437V充电30min，电流0.1mA/cm2-1000mA/cm2，恒流放电电流1mA，放电终止电压-0.683V，充放电循环5次以上，化成达到稳定容量0.3mAh/cm2以上，放电电压平台-0.4V到1.0V。
实施例19
一种3D石墨烯化碳电极的制备方法包括：(1)取一块1cm*3cm，厚度为0.05mm的柔性膨胀石墨纸条洗涤、烘干，将乙炔黑96.85％、羧甲基纤维素钠1.55％、丁苯橡胶1.60％，充分搅拌均匀，调成糊状含碳导电胶浆料；将该糊状含碳导电胶浆料均匀铺覆在石墨纸条一面上，铺覆厚度为0.08mm，如图2所示，形成含碳导电胶层1，然后将铺覆好的膨胀石墨-导电胶薄片在常温下真空干燥5小时，制得膨胀石墨-含碳导电胶复合的电极材料薄片；
(2)将膨胀石墨-含碳导电胶复合的电极材料薄片一端石墨面1cm*1cm反应面，另一端石墨面1cm*0.5cm极耳区域2用疏水胶带贴合，其余部分用丁苯橡胶水均匀涂覆，在常温下干燥2小时，取出再用丁苯橡胶水补充涂覆，然后再在常温下干燥2小时；
(3)将膨胀石墨-含碳导电胶复合的电极材料薄片石墨电池反应面4和极耳区域2上的胶带揭去，在电池反应面4石墨上用胶带粘贴3次，将电池反应面4的石墨面作为正极，10M的硫酸溶液为电解质溶液，对电极为碳电极，通直流电电压为2.7V；电流0.1mA/cm2-1000mA/cm2；时间30min，表面石墨脱落，用纯水冲洗去多余的石墨；
本实施例还包括，3D石墨烯化碳电极构成的全电池制备方法，将上述形成的3D石墨烯化电极作为电池正极，5M的硫酸溶液为电解质溶液，对电极负极为碳电极，硫酸亚汞电极为参比电极，组装成三电极碳阳极氧化体系，通直流电充电，碳正极相对于参比电极，恒流5mA充电到1.437V，再恒压30min，然后恒流1mA放电，放电终止电压-0.863.0V，充放电循环500次，取出碳正极蒸馏水洗净烘干，以石墨锂片为负极，聚丙烯膜为隔膜(Celgard2400)，1M LiPF6的碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸乙烯酯(EC)的混合液为电解液(DMC、EMC和EC的体积比为1:1:1),组装成碳-锂二电极全电池，通直流电充电，恒流5mA到3.5V，再恒压30min，然后恒流1mA放电，放电终止电压0.1V，充放电循环5次，化成达到稳定容量0.3mAh/cm2以上，放电电压平台0.2V-4.05V。
实施例20
一种3D石墨烯化碳电极的制备方法包括：(1)取一块1cm*3cm，厚度为0.05mm的人工石墨纸条洗涤、烘干，将商用环氧AB型含碳导电胶，充分搅拌均匀铺覆在石墨纸条一面上，铺覆厚度为0.08mm，如图2所示，形成含碳导电胶层1，然后将铺覆好的人工石墨-含碳导电胶薄片在常温下真空干燥5小时，制得人工石墨-含碳导电胶复合电极材料薄片；
(2)将膨胀石墨-含碳导电胶复合的电极材料薄片一端石墨面1cm*1cm反应面，另一端石墨面1cm*0.5cm极耳区域2用疏水胶带贴合，其余部分用丁苯橡胶水均匀涂覆，在常温下干燥2小时，取出在用丁苯橡胶水补充涂覆，然后再在常温下干燥2小时；
(3)将膨胀石墨-含碳导电胶复合的电极材料薄片石墨电池反应面4和极耳区域2上的胶带揭去，在反应面石墨上用胶带粘贴3次，将电极反应部分的石墨面作为正极，10M的硫酸溶液为电解质溶液，对电极为碳电极，通直流电电压为2.7V；电流0.1mA/cm2-1000mA/cm2；时间30min，表面石墨脱落，用纯水冲洗去多余的石墨；
本实施例还包括，3D石墨烯化碳电极构成的全电池制备方法，将上述形成的3D石墨烯化电极作为电池正极，5M的硫酸溶液为电解质溶液，对电极负极为碳电极，硫酸亚汞电极为参比电极，组装成三电极碳阳极氧化体系，通直流电充电，碳正极相对于参比电极，恒流5mA充电到1.437V，再恒压30min，然后恒流1mA放电，放电终止电压-0.863.0V，充放电循环500次，取出碳正极蒸馏水洗净烘干，以石墨锂片为负极，聚丙烯膜为隔膜(Celgard2400)，1M LiPF6的碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸乙烯酯(EC)的混合液为电解液(DMC、EMC和EC的体积比为1:1:1),组装成碳-锂二电极全电池，通直流电充电，恒流5mA到3.5V，再恒压30min，然后恒流1mA放电，放电终止电压0.1V，充放电循环5次，化成达到稳定容量0.3mAh/cm2以上，放电电压平台0.2V-4.05V。
实施例21
一种3D石墨烯化碳电极的制备方法包括：(1)取一块1cm*3cm，厚度为0.05mm的柔性膨胀石墨纸条洗涤、烘干，将乙炔黑96.85％、羧甲基纤维素钠1.55％和丁苯橡胶1.60％，充分搅拌均匀，调成糊状含碳导电胶浆料；将该糊状含碳导电胶浆料均匀铺覆在石墨纸条一面上，铺覆厚度为0.08mm，如图2所示，形成含碳导电胶层1，然后将铺覆好的膨胀石墨-导电胶薄片在常温下真空干燥5小时，制得膨胀石墨-含碳导电胶复合的电极材料薄片；
(2)将膨胀石墨-含碳导电胶复合的电极材料薄片一端石墨面1cm*1cm电池反应面4，另一端石墨面1cm*0.5cm极耳区域2用疏水胶带贴合，其余部分用丁苯橡胶水均匀涂覆，在常温下干燥2小时，取出在用丁苯橡胶水补充涂覆，然后再在常温下干燥2小时；
(3)将膨胀石墨-含碳导电胶复合的电极材料薄片石墨电池反应面4和极耳区域2上的胶带揭去，在反应面石墨上用胶带粘贴3次，将电极反应部分的石墨面作为正极，10M的硫酸溶液中，对电极为碳电极，参比电极为硫酸亚汞电极，CV扫描对硫酸亚汞电极电压为0V-1.6V；扫描速率为8.8*10-8V/S；扫描2圈，，形成3D石墨烯化电极，如图1所示为石墨烯的扫描电镜图；
本实施例还包括，3D石墨烯化碳电极构成的全电池制备方法，将上述形成的3D石墨烯化电极作为电池正极，以金属钠片为负极，玻璃纤维虑纸为隔膜，1M NaClO4的聚碳酸酯溶液为电解液,组装成碳-钠二电极全电池，通直流电充电，恒流5mA到3.0V，再恒压30min，然后恒流1mA放电，放电终止电压0.1V，充放电循环5次，化成达到稳定容量0.3mAh/cm2以上，放电电压平台0.2V-2.05V。
实施例22
本实施例中，一种3D石墨烯化碳电极的制备方法，步骤(1)和(2)与实施例21相同，在此不再赘述。
(3)如图2所示，将膨胀石墨-含碳导电胶复合的电极材料薄片石墨电池反应面4和极耳区域2上的胶带揭去，电池反应面4的石墨用胶带粘贴3次，将电池反应面4的石墨面作为正极，10M的硫酸溶液为电解质溶液，对电极为碳电极，通直流电电压为2.7V；电流0.1mA/cm2-1000mA/cm2；时间30min，表面石墨脱落，用纯水冲洗去多余的石墨，形成3D石墨烯化电极；
本实施例还包括，3D石墨烯化碳电极构成的全电池制备方法，将上述形成的3D石墨烯化电极作为电池正极，以金属钠片为负极，玻璃纤维虑纸为隔膜，1M NaClO4的聚碳酸酯溶液为电解液,组装成碳-钠二电极全电池，通直流电充电，恒流5mA到3.0V，再恒压30min，然后恒流1mA放电，放电终止电压0.1V，充放电循环5次，化成达到稳定容量0.3mAh/cm2以上，放电电压平台0.2V-2.05V。
实施例23
本实施例中，一种3D石墨烯化碳电极的制备方法，步骤(1)和(2)与实施例21相同，在此不再赘述。
(3)如图2所示，将膨胀石墨-含碳导电胶复合的电极材料薄片石墨电池反应面4和极耳区域2上的胶带揭去，电池反应面的石墨用胶带粘贴30次，将电池反应面4的石墨面作为正极，10M的硫酸溶液为电解质溶液，对电极为碳电极，通直流电电压为2.7V；电流0.1mA/cm2-1000mA/cm2；时间1s，表面石墨脱落，用纯水冲洗去多余的石墨,制备出3D石墨烯化电极；
本实施例还包括，3D石墨烯化碳电极构成的全电池制备方法，将上述形成的3D石墨烯化电极作为电池正极，以金属钠片为负极，玻璃纤维虑纸为隔膜，1M NaClO4的聚碳酸酯溶液为电解液,组装成碳-钠二电极全电池，通直流电充电，恒流5mA到3.0V，再恒压30min，然后恒流1mA放电，放电终止电压0.1V，充放电循环5次，化成达到稳定容量0.3mAh/cm2以上，放电电压平台0.2V-2.05V。
实施例24
本实施例中，一种3D石墨烯化碳电极的制备方法，步骤(1)和(2)与实施例21相同，在此不再赘述。
(3)将膨胀石墨-含碳导电胶复合的电极材料薄片石墨电池反应面4和极耳区域2上的胶带揭去，电池反应面的石墨用胶带粘贴80次，将电池反应面的石墨面作为正极，1M的硫酸溶液中，对电极为铂电极，参比电极为硫酸亚汞电极，CV扫描对硫酸亚汞电极电压为0V-1.6V；扫描速率为8.8*10-8V/S；扫描2圈；
本实施例还包括，3D石墨烯化碳电极构成的全电池制备方法，将上述形成的3D石墨烯化电极作为电池正极，以金属钠片为负极，玻璃纤维虑纸为隔膜，1M NaClO4的聚碳酸酯溶液为电解液,组装成碳-钠二电极全电池，通直流电充电，恒流5mA到3.0V，再恒压30min，然后恒流1mA放电，放电终止电压0.1V，充放电循环5次，化成达到稳定容量0.3mAh/cm2以上，放电电压平台0.2V-2.05V。
实施例25
一种3D石墨烯化碳电极的制备方法包括：(1)取一块1cm*3cm，厚度为0.05mm的柔性膨胀石墨纸条洗涤、烘干，将商用环氧AB型含碳导电胶，充分搅拌均匀铺覆在石墨纸条一面上，铺覆厚度为0.08mm，如图2所示，形成含碳导电胶层1，然后将铺覆好的膨胀石墨-导电胶薄片在常温下真空干燥5小时，制得膨胀石墨-含碳导电胶复合的电极材料薄片；
(2)将膨胀石墨-含碳导电胶复合的电极材料薄片一端石墨面1cm*1cm反应面，另一端石墨面1cm*0.5cm极耳区域2用疏水胶带贴合，其余部分用丁苯橡胶水均匀涂覆，在常温下干燥2小时，取出在用丁苯橡胶水补充涂覆，然后再在常温下干燥2小时；
(3)将膨胀石墨-含碳导电胶复合的电极材料薄片石墨电池反应面4和极耳区域2上的胶带揭去，电池反应面4的石墨用胶带粘贴3次，将电极反应面4的石墨面作为正极，10M的硫酸溶液中，对电极为碳电极，参比电极为硫酸亚汞电极，CV扫描对硫酸亚汞电极电压为0V-1.6V；扫描速率为8.8*10-8V/S；扫描2圈；
本实施例还包括，3D石墨烯化碳电极构成的全电池制备方法，将上述形成的3D石墨烯化电极作为电池正极，以金属钠片为负极，玻璃纤维虑纸为隔膜，1M NaClO4的聚碳酸酯溶液为电解液,组装成碳-钠电池，通直流电充电，恒流5mA到3.0V，再恒压30min，然后恒流1mA放电，放电终止电压0.1V，充放电循环5次，化成达到稳定容量0.3mAh/cm2以上，放电电压平台0.2V-2.05V。
实施例26
本实施例中，一种3D石墨烯化碳电极的制备方法，步骤(1)和(2)与实施例25相同，在此不再赘述。
(3)将膨胀石墨-含碳导电胶复合的电极材料薄片石墨电池反应面4和极耳区域2上的胶带揭去，电池反应面的石墨用胶带粘贴3次，将电池反应面4的石墨面作为正极，10M的硫酸溶液为电解质溶液，对电极为碳电极，通直流电电压为30V；电流0.1mA/cm2-1000mA/cm2；时间60min，表面石墨脱落，用纯水冲洗去多余的石墨；
本实施例还包括，3D石墨烯化碳电极构成的全电池制备方法，将上述形成的3D石墨烯化电极作为电池正极，以金属钠片为负极，玻璃纤维虑纸为隔膜，1M NaClO4的聚碳酸酯溶液为电解液,组装成碳-钠电池，通直流电充电，恒流5mA到3.0V，再恒压30min，然后恒流1mA放电，放电终止电压0.1V，充放电循环5次，化成达到稳定容量0.3mAh/cm2以上，放电电压平台0.2V-2.05V。
实施例27
本实施例中，一种3D石墨烯化碳电极的制备方法，步骤(1)和(2)与实施例25相同，在此不再赘述。
(3)将膨胀石墨-含碳导电胶复合的电极材料薄片石墨电池反应面4和极耳区域2上的胶带揭去，电池反应面4的石墨用胶带粘贴30次，将电池反应面4的石墨面作为正极，1M的硫酸溶液为电解质溶液，对电极为铅电极，通直流电电压为20V；电流0.1mA/cm2-1000mA/cm2；时间30min，表面石墨脱落，用纯水冲洗去多余的石墨，形成3D石墨烯化电极；
本实施例还包括，3D石墨烯化碳电极构成的全电池制备方法，将上述形成的3D石墨烯化电极作为电池正极，以金属钠片为负极，玻璃纤维虑纸为隔膜，1M NaClO4的聚碳酸酯溶液为电解液,组装成碳-钠二电极全电池，通直流电充电，恒流5mA到3.0V，再恒压30min，然后恒流1mA放电，放电终止电压0.1V，充放电循环5次，化成达到稳定容量0.3mAh/cm2以上，放电电压平台0.2V-2.05V。
实施例28
本实施例中，一种3D石墨烯化碳电极的制备方法，步骤(1)和(2)与实施例25相同，在此不再赘述。
(3)将膨胀石墨-含碳导电胶复合的电极材料薄片石墨电池反应面4和极耳区域2上的胶带揭去，在反应面石墨上用胶带粘贴3次，将电极反应部分的石墨面作为正极，5M的硫酸溶液中，对电极为碳电极，参比电极为硫酸亚汞电极，CV扫描对硫酸亚汞电极电压为1.6-2V；扫描速率为8.8*10-8V/S；扫描2圈，形成3D石墨烯化电极；
本实施例还包括，3D石墨烯化碳电极构成的全电池制备方法，如图4所示，将上述形成的3D石墨烯化电极作为电池正极5，以金属钠片为负极6，玻璃纤维虑纸为隔膜7，5MNaClO4的聚碳酸酯溶液为电解液9,,参比电极为硫酸亚汞电极8，组成三电极碳-钠电池，通直流电充电，恒电流5mA充电达1.437V，恒电压1.437V充电30min，电流0.1mA/cm2-1000mA/cm2，恒流放电电流1mA，放电终止电压-0.683V，充放电循环5次以上，化成达到稳定容量0.3mAh/cm2以上，放电电压平台-0.4V到1.0V。
实施例29
一种3D石墨烯化碳电极的制备方法包括：(1)取一块1cm*3cm，厚度为0.05mm的柔性膨胀石墨纸条洗涤、烘干，将乙炔黑96.85％、羧甲基纤维素钠1.55％、丁苯橡胶1.60％，充分搅拌均匀，调成糊状含碳导电胶浆料；将该糊状含碳导电胶浆料均匀铺覆在石墨纸条一面上，铺覆厚度为0.08mm，如图2所示，形成含碳导电胶层1，然后将铺覆好的膨胀石墨-导电胶薄片在常温下真空干燥5小时，制得膨胀石墨-含碳导电胶复合的电极材料薄片；
(2)将膨胀石墨-含碳导电胶复合的电极材料薄片一端石墨面1cm*1cm电池反应面4，另一端石墨面1cm*0.5cm极耳区域2用疏水胶带贴合，其余部分用丁苯橡胶水均匀涂覆，在常温下干燥2小时，取出再用丁苯橡胶水补充涂覆，然后再在常温下干燥2小时；
(3)将膨胀石墨-含碳导电胶复合的电极材料薄片石墨电池反应面4和极耳区域2上的胶带揭去，电池反应面4的石墨用胶带粘贴3次，将电池反应面4的石墨面作为正极，10M的硫酸溶液为电解质溶液，对电极为碳电极，通直流电电压为2.7V；电流0.1mA/cm2-1000mA/cm2；时间30min，表面石墨脱落，用纯水冲洗去多余的石墨，形成3D石墨烯化电极；
本实施例还包括，3D石墨烯化碳电极构成的全电池制备方法，将上述形成的3D石墨烯化电极作为电池正极，5M的硫酸溶液为电解质溶液，对电极负极为碳电极，硫酸亚汞电极为参比电极，组装成3电极碳阳极氧化体系，通直流电充电，碳正极相对于参比电极，恒流5mA充电到1.437V，再恒压30min，然后恒流1mA放电，放电终止电压-0.863.0V，充放电循环500次，取出碳正极蒸馏水洗净烘干，以金属钠片为负极，玻璃纤维虑纸为隔膜，1M NaClO4的聚碳酸酯溶液为电解液,组装成碳-钠电池，通直流电充电，恒流5mA到2.0V，再恒压30min，然后恒流1mA放电，放电终止电压0.1V，充放电循环5次，化成达到稳定容量0.3mAh/cm2以上，放电电压平台0.2V-1.05V。
实施例30
一种3D石墨烯化碳电极的制备方法包括：(1)取一块1cm*3cm，厚度为0.05mm的柔性膨胀石墨纸条洗涤、烘干，将商用环氧AB型含碳导电胶，充分搅拌均匀铺覆在石墨纸条一面上，铺覆厚度为0.08mm，如图2所示，形成含碳导电胶层1，然后将铺覆好的膨胀石墨-导电胶薄片在常温下真空干燥5小时，制得膨胀石墨-含碳导电胶复合的电极材料薄片；
(2)将膨胀石墨-含碳导电胶复合的电极材料薄片一端石墨面1cm*1cm电池反应面4，另一端石墨面1cm*0.5cm极耳区域2用疏水胶带贴合，其余部分用丁苯橡胶水均匀涂覆，在常温下干燥2小时，取出在用丁苯橡胶水补充涂覆，然后再在常温下干燥2小时；
(3)将膨胀石墨-含碳导电胶复合的电极材料薄片石墨电池反应面4和极耳区域2上的胶带揭去，电池反应面4的石墨用胶带粘贴3次，将电池反应面的石墨面作为正极，10M的硫酸溶液为电解质溶液，对电极为碳电极，通直流电电压为2.7V；电流0.1mA/cm2-1000mA/cm2；时间30min，表面石墨脱落，用纯水冲洗去多余的石墨，形成3D石墨烯化电极。
本实施例还包括，3D石墨烯化碳电极构成的全电池制备方法，将上述形成的3D石墨烯化电极作为电池正极，5M的硫酸溶液为电解质溶液，对电极负极为碳电极，硫酸亚汞电极为参比电极，组装成三电极碳阳极氧化体系，通直流电充电，碳正极相对于参比电极，恒流5mA充电到1.437V，再恒压30min，然后恒流1mA放电，放电终止电压-0.863.0V，充放电循环500次，取出碳正极蒸馏水洗净烘干，以金属钠片为负极，玻璃纤维虑纸为隔膜，1MNaClO4的聚碳酸酯溶液为电解液,组装成碳-钠电池，通直流电充电，恒流5mA到2.0V，再恒压30min，然后恒流1mA放电，放电终止电压0.1V，充放电循环5次，化成达到稳定容量0.3mAh/cm2以上，放电电压平台0.2V-1.05V。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种3D石墨烯化碳电极的制备方法，其特征在于，以石墨纸为原料，在石墨纸的一面涂覆含碳导电胶，烘干固化，形成石墨纸与含碳导电胶复合的电极材料；将石墨纸的另一面的部分区域石墨烯化处理，形成3D石墨烯化碳电极；
所述石墨烯化处理是将石墨纸与含碳导电胶复合的电极材料的石墨纸面先进行微机械剥离，再进行电化学膨胀处理或/和CV扫描处理；经进行电化学膨胀处理或/和CV扫描处理后，使表面石墨脱落，留在含碳导电胶基体上的石墨部分石墨烯化；
所述微机械剥离是用胶带对石墨纸面的部分区域反复粘贴若干次，直到与含碳导电胶结合不牢的石墨被去除，留在含碳导电胶基体上的石墨部分石墨烯化，即为一次石墨烯化；
所述石墨纸的另一面的部分区域为电池反应区域和电极材料导电极耳区域，所述石墨纸的另一面的其余部分采用疏水胶封闭固化，然后将石墨纸的另一面的部分区域的电池反应区域进行石墨烯化处理。
2.根据权利要求1所述3D石墨烯化碳电极的制备方法，其特征在于，所述的电化学膨胀处理是将一次石墨烯化的石墨纸面的部分区域作为正极，1M-20M的硫酸溶液为电解质溶液，对电极为碳电极、铂电极或铅电极，通直流电，表面石墨脱落，留在含碳导电胶基体上的石墨部分石墨烯化，即为二次石墨烯化；其中，所述直流电的电压为0.1V-30V，电流0.1mA/cm2-1000mA/cm2，通电时间为1s-3600s。
3.根据权利要求1或2所述3D石墨烯化碳电极的制备方法，其特征在于，所述CV扫描处理是将一次石墨烯化或二次石墨烯化的石墨纸面的部分区域作为正极，1M-20M的硫酸溶液为电解质溶液，对电极为碳电极、铂电极或铅电极，参比电极为硫酸亚汞电极，进行CV扫描，表面石墨脱落，留在含碳导电胶基体上的石墨部分石墨烯化，其中，CV扫描对硫酸亚汞电极电压为0V-2V，扫描速率为(0.1*10-9-10*10-8)V/S，扫描圈数1-100。
4.根据权利要求1所述3D石墨烯化碳电极的制备方法，其特征在于，所述石墨纸为天然膨胀石墨纸或人工石墨纸；所述含碳导电胶的碳源为石墨粉、碳纳米管或石墨烯粉体，所述含碳导电胶的胶源为有机亲水胶、有机疏水胶、无机亲水胶或无机疏水胶。
5.3D石墨烯化碳电极，其特征在于，由权利要求1-4任一所述的制备方法制备而得，所述3D石墨烯化碳电极的储电容量大于等于0.1mAh/cm2，在1M-10M硫酸溶液中相对于标准氢电极的电极电势为0V-3V。
6.3D石墨烯化碳电极构成的全电池，其特征在于，以权利要求5所述的3D石墨烯化碳电极作为正极，以另一石墨烯化碳电极为负极组装成的碳-碳全电池；或以金属锂或石墨锂或钛酸锂为负极组装成的碳-锂全电池；或以金属钠为负极组装成的碳-钠全电池。
7.根据权利要求6所述3D石墨烯化碳电极构成的全电池，其特征在于，所述碳-碳全电池的电解液为1M-10M硫酸溶液，电池隔板为AGM或含硅粉和AGM的电池隔板；
所述碳-锂全电池的电解液为体积比为1:1:1的碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯和碳酸乙烯酯的混合溶液，隔膜为聚丙烯膜；
所述碳-钠全电池的电解液为1M-5M NaClO4的聚碳酸酯溶液，隔膜为玻璃纤维滤 纸。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910548750.5A CN110289390B (zh) | 2019-06-24 | 2019-06-24 | 一种3d石墨烯化碳电极、制备方法及全电池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910548750.5A CN110289390B (zh) | 2019-06-24 | 2019-06-24 | 一种3d石墨烯化碳电极、制备方法及全电池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110289390A CN110289390A (zh) | 2019-09-27 |
| CN110289390B true CN110289390B (zh) | 2022-07-01 |
Family
ID=68004416
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910548750.5A Expired - Fee Related CN110289390B (zh) | 2019-06-24 | 2019-06-24 | 一种3d石墨烯化碳电极、制备方法及全电池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110289390B (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105916809A (zh) * | 2013-12-12 | 2016-08-31 | 伦斯莱尔工艺研究院 | 多孔石墨烯网电极以及含有其的全碳锂离子电池 |
| CN109004209A (zh) * | 2018-08-02 | 2018-12-14 | 盐城市新能源化学储能与动力电源研究中心 | 镉石墨烯电池以及石墨烯电池 |
| CN109037666A (zh) * | 2018-08-02 | 2018-12-18 | 盐城市新能源化学储能与动力电源研究中心 | 金属氢化物石墨烯电池以及石墨烯电池 |
| CN109037560A (zh) * | 2018-08-02 | 2018-12-18 | 盐城市新能源化学储能与动力电源研究中心 | 锂金属石墨烯电池以及石墨烯电池 |
-
2019
- 2019-06-24 CN CN201910548750.5A patent/CN110289390B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105916809A (zh) * | 2013-12-12 | 2016-08-31 | 伦斯莱尔工艺研究院 | 多孔石墨烯网电极以及含有其的全碳锂离子电池 |
| CN109004209A (zh) * | 2018-08-02 | 2018-12-14 | 盐城市新能源化学储能与动力电源研究中心 | 镉石墨烯电池以及石墨烯电池 |
| CN109037666A (zh) * | 2018-08-02 | 2018-12-18 | 盐城市新能源化学储能与动力电源研究中心 | 金属氢化物石墨烯电池以及石墨烯电池 |
| CN109037560A (zh) * | 2018-08-02 | 2018-12-18 | 盐城市新能源化学储能与动力电源研究中心 | 锂金属石墨烯电池以及石墨烯电池 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110289390A (zh) | 2019-09-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106206059B (zh) | NiCo2S4/石墨毡复合电极材料的制备方法和应用 | |
| CN105871247B (zh) | 基于摩擦发电机与超级电容器集成的自充电能量单元及其制造方法 | |
| CN106532158B (zh) | 全固体电池系统及其制造方法 | |
| CN104810504B (zh) | 一种柔性石墨烯集流体与活性材料一体化电极极片及其制备方法 | |
| CN103000954B (zh) | 一种能量包 | |
| CN103943377A (zh) | 多孔电极制备 | |
| CN108346523A (zh) | 一种混合型储能器件的含锂金属负极制备方法 | |
| CN106252659A (zh) | 柔性一体化薄膜锂硫或锂离子电池电芯、电池及制备方法 | |
| CN106159197A (zh) | 一种柔性一体化薄膜电极及其制备方法 | |
| CN101924211A (zh) | 一种石墨烯/硅锂离子电池负极材料及制备方法 | |
| CN109004179A (zh) | 全固体电池系统及其制造方法 | |
| Mao et al. | High loading cotton cellulose-based aerogel self-standing electrode for Li-S batteries | |
| KR101214727B1 (ko) | 전극, 이의 제조방법, 및 이를 포함하는 전기 화학 캐패시터 | |
| CN110176591A (zh) | 一种水系锌离子二次电池及其基于有机电极材料的正极的制备方法 | |
| CN107546363B (zh) | 负极片及锂离子电池 | |
| CN108390033A (zh) | 一种制备钠离子电池负极材料碳包覆锑纳米管材料的制备方法及其应用 | |
| CN105742695B (zh) | 一种锂离子电池及其制备方法 | |
| CN108390016A (zh) | 一种高弹性多孔电极的制备方法 | |
| CN113178606B (zh) | 一种柔性可穿戴复合式能量收集器件及其制作方法与应用 | |
| CN109216654A (zh) | 一种多层负极极片及其制备方法和应用的锂离子电池 | |
| CN106410174B (zh) | 一种锂-氮二次电池电极及锂-氮二次电池 | |
| CN110299508B (zh) | 一种3d石墨烯化碳正极全电池及其制备方法 | |
| CN108878893A (zh) | 一种快充锂离子电池负极用改性集流体及其制备方法 | |
| JP2015141773A (ja) | 二次電池用負極の製造方法 | |
| CN105047432B (zh) | 超级电容器电极及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20220616 Address after: 224000 No. 2, South hope Avenue, economic and Technological Development Zone, Yancheng City, Jiangsu Province Applicant after: YANCHENG TEACHERS University Address before: 1 / F and 2 / F, R & D building 2, new energy vehicles and auto parts Industrial Park, No. 69, East Ring Road, Yancheng Economic and Technological Development Zone, Jiangsu Province, 224000 Applicant before: YANCHENG RESEARCH CENTER OF NEW ENERGY ON CHEMICAL STORAGE & POWER SOURCES |
|
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20220701 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |