CN111170304A - 一种三维碳纳米片电极添加剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种三维碳纳米片材料电极添加剂及其制备方法。

Description

一种三维碳纳米片电极添加剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种三维碳纳米片电极添加剂及其制备方法。
背景技术
电极材料由于大多是半导体材料，其电子导电性比较差，而导电层包覆也只能起到有限的作用效果。此外，电极成分中的粘结剂也是绝缘的聚合物，因此，电极制备中，电极添加剂必不可少，其能有效改善电子在电极内的传导性。
本发明制备的三维碳纳米片具有三维导电网络，将极大改善活性物质与集流体的粘附力、浆料稳定性、导电性和导热率，并对活性物质有包覆作用，进而提高相应电极的电化学性能。
发明内容
本发明的实施例提供一种三维碳纳米片材料电极添加剂。
在一种实施方式中，例如，所述三维碳纳米片材料包括规则地或无规则地聚集在一起的若干片碳纳米片。
在一种实施方式中，例如，所述三维碳纳米片材料包括规则地或无规则地聚集在一起的若干片碳纳米片，且邻近的碳纳米片之间部分接触，但互相之间不发生团聚和堆叠。
在一种实施方式中，例如，所述三维碳纳米片材料具有多级孔结构，孔道直径分布为10nm～1000nm，优选为20nm～500nm，进一步优选为50nm～200nm。
在一种实施方式中，例如，在所述若干片碳纳米片规则地或无规则地聚集在一起，形成若干形状任意的三维碳纳米片团簇，团簇中的碳纳米片保持片状结构，每个团簇的尺寸为0.1～100μm，优选为1～50μm，进一步优选为5～20μm。
在一种实施方式中，例如，在所述若干片碳纳米片中，每一片碳纳米片的厚度为0.34～5nm，优选为0.7～3nm，进一步优选为1～2nm。
在一种实施方式中，例如，所述的三维碳纳米片材料添加剂，其特征在于：使用球磨和/或超声的方法对三维碳纳米片材料进一步的粉碎和细化。形成若干形状任意的三维碳纳米片小团簇，小团簇中的碳纳米片保持片状结构，每个小团簇的尺寸为0.1～10μm，优选为0.5～5μm，进一步优选为1～3μm。
在一种实施方式中，例如，所述三维碳纳米片材料，采用三维碳纳米片材料添加剂，或者三维碳纳米片材料与其它添加剂材料的混合物，所述的三维碳纳米片与其它添加剂材料的混合物中，三维碳纳米片所占的质量百分数为0.1％～100％。
在一种实施方式中，例如，所述其它添加剂材料包括但不限于super P，炭黑、乙炔黑、科琴黑、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、导电银浆等。
在一种实施方式中，例如，所述锂离子电池的电极材料包括但不限于磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂和/或三元材料等正极材料，二氧化锰、二氧化硫、亚硫酰氯、石墨等正极材料，硅、金属锂、石墨、石墨烯、氧化锡、钛酸锂等负极材料，活性炭、导电聚合物、过渡金属氧化物等正负极材料。
在一种实施方式中，例如，所述锂离子电池，电极片制备方法为，取电极活性物质与粘结剂，加入0～50％的三维碳纳米片材料添加剂或者三维碳纳米片材料与其他添加剂材料的混合物，充分混合后涂布在集流体上，烘干压实。
在一种实施方式中，例如，所述锂离子电池，所述正极、负极之间采用隔膜分开，电解液为水系或有机溶液的一次电池、二次电池和超级电容；所述正极、负极之间采用固态电解质的一次电池、二次电池和超级电容。
本发明的实施例提供一种三维碳纳米片材料的制造方法，包括：采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)和/或化学气相沉积(CVD)的方法，以含碳气体和辅助气体的混和气体作为碳源，生长三维碳纳米片材料，其中，所述辅助气体包括氩气、氮气和氢气。
在一种实施方式中，例如，在上述方法中，所述含碳气体与所述辅助气体的体积比为10∶1-1∶10。
在一种实施方式中，例如，在上述方法中，所述含碳气体和辅助气体的混和气体的压强为0.1-1000Pa，优选为10-500Pa，进一步优选为100-200Pa。
在一种实施方式中，例如，在上述方法中，所述含碳气体包括但不限于CH4，C2H2，C2F6，天然气或其他含碳元素的混合气体等。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。
图1是本发明一实施例提供的三维碳纳米片材料、三维碳纳米片团簇和三维碳纳米片小团簇的局部结构示意图；
图2是本发明一实施例提供的三维碳纳米片用作LiCoO2电极添加剂的比容量测试数据曲线图；
图3是本发明一实施例提供的三维碳纳米片用作LiCoO2电极添加剂的倍率性能数据曲线图；
图4是本发明一实施例提供的三维碳纳米片用作LiMn2O4电极添加剂的比容量测试数据曲线图；
图5是本发明一实施例提供的三维碳纳米片用作LiMn2O4电极添加剂的倍率性能数据曲线图；
图6是本发明一实施例提供的三维碳纳米片用作LiFePO4电极添加剂的比容量测试数据曲线图；
图7是本发明一实施例提供的三维碳纳米片用作LiFePO4电极添加剂的倍率性能数据曲线图；
图8是本发明一实施例提供的三维碳纳米片用作三元(NCM)材料添加剂的比容量测试数据曲线图；
图9是本发明一实施例提供的三维碳纳米片用作三元(NCM)材料添加剂的电极倍率性能数据曲线图；
图10是本发明一实施例提供的三维碳纳米片用作石墨电极材料添加剂的比容量测试数据曲线图；
图11是本发明一实施例提供的三维碳纳米片用作石墨电极材料添加剂的倍率性能数据曲线图；
图12是本发明一实施例提供的三维碳纳米片用作SnO2电极材料添加剂的电极比容量测试数据曲线图；
图13是本发明一实施例提供的三维碳纳米片用作SnO2电极材料添加剂的电极倍率性能数据曲线图；
图14本发明一实施例提供的三维碳纳米片用作锂锰电池MnO2正极添加剂的性能数据曲线图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另作定义，本公开所使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。
碳纳米片材料具有良好的导电性和高比表面积。但也有缺点，普通方法制备的碳纳米片材料，需要在高压下压制电极以保持电极结构稳定，过程中容易发生堆叠现象，导致材料比表面积和离子电导率下降。因此，发展合适的制备方法，制备有稳定结构的三维碳纳米片材料，是一种必要的措施。
本发明的发明人通过将三维碳纳米片材料与电极材料结合在一起，制备得到了三维碳纳米片作添加剂的电极材料。该电极材料具有以下优点：
1)三维碳纳米片材料多孔结构比表面积高，具有稳定的三维结构，其内部的碳纳米片之间较少存在团聚和堆叠，有利于充分发挥碳纳米片的优良电学性能，实际应用中随材料总量的增加，有效比表面积不会减少。
2)三维碳纳米片材料作为导电剂，与电极材料混合，避免了电极材料颗粒之间的团聚，有利于保持颗粒的优异性能；此外，电极材料通常导电性差，与导电性能良好的三维碳纳米片的紧密接触，极大的提高了材料的宏观导电率。
3)三维碳纳米片具有多孔结构，其内部具有大量的介孔，平均孔径20nm左右，同时提供了薄片结构和介孔结构，增加了材料的应用范围。
实施例1三维碳纳米片材料用作LiCoO2材料添加剂的电极
以铜片做基底，采用PECVD法，制取三维碳纳米片材料；再作为添加剂与电极活性物质混合制备电极，最后基于该电极组装锂离子电池。
以CH4气体的等离子体作为前驱体，氢气、氮气和氩气作为辅助气体，将CH4气体、氢气、氮气和氩气混合后形成混合气体，其中所述CH4气体与所述辅助气体的体积比为10∶1-1∶10，将Cu片在PECVD反应炉中加热至650-950℃。通过PECVD法在基底上生长三维碳纳米片材料，然后去除铜箔，细胞超声粉碎，与粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)，正极材料LiCoO2，导电剂混合均匀，加入适量NMP，搅拌均匀成浓度适中的浆料。之后将浆料置于铝箔之上，采用刮刀将其均匀涂布成片状，均匀附着于铝箔表面。制成的正极材料涂层放于烘箱中，以60-80℃烘干4-8h。烘干完成后移入真空干燥箱中，以120-140℃真空干燥8-12h。最后进行压片，制得三维碳纳米片用作LiCoO2添加剂的电极。
以三维碳纳米片材料用作添加剂的LiCoO2电极作为正极(LiCoO2-C)，乙炔黑作为添加剂的电极为对照正极(LiCoO2)，锂片为负极，LiPF6/EC+DMC为电解液组装锂离子电池。在3～4.3V下测试，测试结果如图2，图3所示。
实施例2三维碳纳米片材料用作LiMn2O4材料添加剂的电极
以泡沫镍做基底，采用PECVD法，制取三维碳纳米片材料；再作为添加剂与电极活性物质混合制备电极，最后基于该电极组装锂离子电池。
以CH4气体的等离子体作为前驱体，氢气、氮气和氩气作为辅助气体，将CH4气体、氢气、氮气和氩气混合后形成混合气体，其中所述CH4气体与所述辅助气体的体积比为10∶1-1∶10，将泡沫镍在PECVD反应炉中加热至700-1000℃。通过PECVD法在基底上生长三维碳纳米片，然后去除泡沫镍，细胞超声粉碎，与粘结剂丁苯橡胶和羧甲基纤维素钠(SBR+CMC)，正极材料LiMn2O4，少量炭黑导电剂混合均匀，加入适量去离子水，搅拌均匀成浓度适中的浆料。之后将浆料置于铝箔之上，采用刮刀将其均匀涂布成片状，均匀附着于铝箔表面。制成的正极材料涂层放于烘箱中，以60-80℃烘干4-8h。烘干完成后移入真空干燥箱中，以120-140℃真空干燥8-12h。最后进行压片，制得三维碳纳米片用作LiMn2O4添加剂的电极。
三维碳纳米片材料用作添加剂的LiMn2O4复合材料作为正极(LMO-C)，乙炔黑作为添加剂的LiMn2O4材料为对照正极(LMO)，锂片为负极，LiPF6/EC+DMC为电解液组装锂离子电池。在2.5～4.3V下测试，测试结果如图4，图5所示。
实施案例3三维碳纳米片材料用作LiFePO4材料添加剂的电极
以镍片做基底，采用PECVD法，制取三维碳纳米片材料；再作为添加剂与电极活性物质混合制备电极，最后基于该电极组装锂离子电池。
以CH4气体的等离子体作为前驱体，氢气、氮气和氩气作为辅助气体，将CH4气体、氢气、氮气和氩气混合后形成混合气体，其中所述CH4气体与所述辅助气体的体积比为10∶1-1∶10，将镍片在PECVD反应炉中加热至550-850℃。通过PECVD法在基底上生长三维碳纳米片，然后去除镍片，细胞超声粉碎，与粘结剂聚四氟乙烯(PTFE)，正极材料LiFePO4混合均匀，加入适量去离子水，搅拌均匀成浓度适中的浆料。之后将浆料置于铝箔之上，采用刮刀将其均匀涂布成片状，均匀附着于铝箔表面。制成的正极材料涂层放于烘箱中，以60-80℃烘干4-8h。烘干完成后移入真空干燥箱中，以120-140℃真空干燥8-12h。最后进行压片，制得三维碳纳米片用作LiFePO4添加剂的电极。
以三维碳纳米片材料用作添加剂的LiFePO4复合材料为正极(LFP-C)，乙炔黑作为添加剂的LiFePO4材料为对照正极(LFP)，锂片为负极，LiPF6/EC+DMC为电解液组装锂离子电池。在2.5～4.3V下测试，测试结果如图6，图7所示。
实施例4三维碳纳米片材料用作三元(NCM)材料添加剂的电极
以不锈钢片做基底，采用PECVD法，制取三维碳纳米片材料；再作为添加剂与电极活性物质混合制备电极，最后基于该电极组装锂离子电池。
以CH4气体的等离子体作为前驱体，氢气、氮气和氩气作为辅助气体，将CH4气体、氢气、氮气和氩气混合后形成混合气体，其中所述CH4气体与所述辅助气体的体积比为10∶1-1∶10，将不锈钢片在PECVD反应炉中加热至600-900℃。通过PECVD法在基底上生长三维碳纳米片，然后去除不锈钢片，细胞超声粉碎，与粘结剂明胶，三元正极材料混合均匀，搅拌均匀成浓度适中的浆料。之后将浆料置于铝箔之上，采用刮刀将其均匀涂布成片状，均匀附着于铝箔表面。制成的正极材料涂层放于烘箱中，以60-80℃烘干4-8h。烘干完成后移入真空干燥箱中，以120-140℃真空干燥8-12h。最后进行压片，制得三维碳纳米片用作三元(NCM)添加剂的电极。
以三维碳纳米片材料用作添加剂的三元复合材料作为正极(NCM-C)，乙炔黑作为添加剂的三元材料为对照正极(NCM)，锂片为负极，LiPF6/EC+DMC为电解液组装锂离子电池。在2.8～4.3V下测试，测试结果如图8，图9所示。
实施例5三维碳纳米片材料用作石墨材料添加剂的电极
以石墨做基底，采用PECVD法，制取三维碳纳米片材料；再作为导电添加剂与电极活性物质混合制备电极，最后基于该电极组装锂离子电池。
以CH4气体的等离子体作为前驱体，氢气、氮气和氩气作为辅助气体，将CH4气体、氢气、氮气和氩气混合后形成混合气体，其中所述CH4气体与所述辅助气体的体积比为10∶1-1∶10，将石墨基底在PECVD反应炉中加热至750-1050℃。通过PECVD法在基底上生长三维碳纳米片，然后去除石墨基底，细胞超声粉碎，然后与粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)，石墨负极材料混合均匀，加入适量NMP，搅拌均匀成浓度适中的浆料。之后将浆料置于铜箔之上，采用刮刀将其均匀涂布成片状，均匀附着于铜箔表面。制成的负极材料涂层放于烘箱中，以60-80℃烘干4-8h。烘干完成后移入真空干燥箱中，以120-140℃真空干燥8-12h。最后进行压片，制得三维碳纳米片用作石墨材料(GC)添加剂的电极。
以三维碳纳米片材料用作添加剂的石墨复合材料作为负极(GC)，乙炔黑作为添加剂的石墨为对照负极(G)，锂片为辅助和对电极，LiPF6/EC+DMC为电解液组装锂离子电池。在0～3V下测试，测试结果如图10，图11所示。
实施例6三维碳纳米片材料用作SnO2材料添加剂的电极
以石墨片做基底，采用PECVD法，制取三维碳纳米片材料；再作为添加剂与电极活性物质混合制备电极，最后基于该电极组装锂离子电池。
以CH4气体的等离子体作为前驱体，氢气、氮气和氩气作为辅助气体，将CH4气体、氢气、氮气和氩气混合后形成混合气体，其中所述CH4气体与所述辅助气体的体积比为10∶1-1∶10，将石墨片在PECVD反应炉中加热至500-800℃。通过PECVD法在基底上生长三维碳纳米片，然后去除石墨片，细胞超声粉碎，与粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)，负极材料SnO2，少量Super P导电剂混合均匀，加入适量NMP，搅拌均匀成浓度适中的浆料。之后将浆料置于铜箔之上，采用刮刀将其均匀涂布成片状，均匀附着于铜箔表面。制成的负极材料涂层放于烘箱中，以60-80℃烘干4-8h。烘干完成后移入真空干燥箱中，以120-140℃真空干燥8-12h。最后进行压片，制得三维碳纳米片用作SnO2添加剂的电极。
以三维碳纳米片材料用作添加剂的SnO2复合材料作为负极(SnO2-C)，乙炔黑作为添加剂的SnO2为对照负极(SnO2)，锂片为辅助和对电极，LiPF6/EC+DMC为电解液组装锂离子电池。在0～3V下测试，测试结果如图12，图13所示。
实施例7三维碳纳米片材料用作MnO2材料添加剂的电极
以铜片做基底，采用PECVD法，制取三维碳纳米片材料；再作为添加剂与电极活性物质混合制备电极，最后基于该电极组装锂原电池。
以CH4气体的等离子体作为前驱体，氢气、氮气和氩气作为辅助气体，将CH4气体、氢气、氮气和氩气混合后形成混合气体，其中所述CH4气体与所述辅助气体的体积比为10∶1-1∶10，将Cu片在PECVD反应炉中加热至500-800℃。通过PECVD法在基底上生长三维碳纳米片，然后去除铜箔，细胞超声粉碎，与粘结剂聚四氟乙烯(PTFE)，正极材料MnO2，少量石墨混合均匀，加入适量水，搅拌均匀成浓度适中的浆料。之后将浆料置于铝箔之上，采用刮刀将其均匀涂布成片状，均匀附着于铝箔表面。制成的正极材料涂层放于烘箱中，以60-80℃烘干4-8h。烘干完成后移入真空干燥箱中，以120-140℃真空干燥8-12h。最后进行压片，制得三维碳纳米片用作MnO2材料添加剂的电极。
以上述三维碳纳米和少量石墨用作添加剂的MnO2复合材料作为正极(MnO2-C)，普通锂锰电池的MnO2正极为对照正极(MnO2)，锂片为负极，LiClO4/PC+DME+DOL为电解液组装锂锰电池。在2～3.5V下测试，测试结果如图14所示。
以上所述仅是本发明的示范性实施方式，而非用于限制本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。

Claims (17)

1.一种三维碳纳米片材料电极添加剂，其特征在于包括以下步骤：采用化学气相沉积(CVD)和/或等离子体增强化学气相沉积(PECVD)的方法，以含碳气体和辅助气体的混和气体作为气源，制备三维碳纳米片材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述含碳气体与所述辅助气体的体积比为10∶1～1∶10。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：采用化学气相沉积(CVD)和/或等离子体增强化学气相沉积(PECVD)的方法制备三维碳纳米片材料时的温度为400～1100℃。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述含碳气体和辅助气体的混和气体的压强为0.1～1000Pa，优选为10～500Pa，进一步优选为100～200Pa。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含碳气体包括但不限于CH4，C2H2，C2F6，天然气或其他含碳元素的混合气体等。
6.根据权利要求1～5的任一项所述的三维碳纳米片材料，其特征在于，所述三维碳纳米片材料包括规则地或无规则地聚集在一起的若干片碳纳米片。
7.根据权利要求1～5的任一项所述的三维碳纳米片材料，其特征在于，所述三维碳纳米片材料包括规则地或无规则地聚集在一起的若干片碳纳米片，且邻近的碳纳米片之间部分接触，但互相之间不发生团聚和堆叠。
8.根据权利要求1～5的任一项所述的三维碳纳米片材料，其特征在于，所述三维碳纳米片材料具有多级孔结构，孔道直径分布为10nm～1000nm，优选20nm～500nm，进一步优选50nm～200nm。
9.根据权利要求1～5所述的三维碳纳米片材料，其特征在于，在所述若干片碳纳米片中，每一片碳纳米片的厚度为0.34～5nm，优选为0.7～3nm，进一步优选为1～2nm。
10.根据权利要求1～5所述的三维碳纳米片材料，其特征在于，在所述若干片碳纳米片规则地或无规则地聚集在一起，形成若干形状任意的三维碳纳米片团簇，团簇中的碳纳米片保持片状结构，每个团簇的尺寸为0.1～100μm，优选1～50μm，进一步优选5～20μm。
11.一种三维碳纳米片材料的电极添加剂，其特征在于：包括权利要求1～9所述的三维碳纳米片材料的电极添加剂。
12.根据权利要求1～10所述的三维碳纳米片材料添加剂，其特征在于：使用球磨和/或超声的方法对三维碳纳米片材料进一步的粉碎和细化。形成若干形状任意的三维碳纳米片小团簇，小团簇中的碳纳米片保持片状结构，每个小团簇的尺寸为0.1～10μm，优选为0.5～5μm，进一步优选为1～3μm。
13.一种三维碳纳米片材料的电极添加剂，其特征在于：包括权利要求1～11所述三维碳纳米片材料，采用三维碳纳米片材料添加剂，或者三维碳纳米片材料与其它添加剂材料的混合物，所述的三维碳纳米片与其它添加剂材料的混合物中，三维碳纳米片所占的质量百分数为0.1％～100％。
14.根据权利12所述的其它添加剂材料，其特征在于：所述其它添加剂材料包括但不限于Super P，炭黑，乙炔黑，科琴黑，石墨烯，碳纳米管，碳纤维，导电银浆等。
15.根据权利要求10所述的电极，其特征在于：所述电极包括但不限于磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂和/或三元材料等正极材料，二氧化锰、二氧化硫、亚硫酰氯、碳棒、石墨等正极材料，石墨、硅、金属锂、石墨烯、氧化锡、钛酸锂等负极材料，活性炭、导电聚合物、过渡金属氧化物等正负极材料。
16.根据权利要求12～14所述电极，其特征在于：电极片制备方法为，取电极活性物质与粘结剂，加入0～50％的三维碳纳米片材料添加剂或者三维碳纳米片材料与其他添加剂材料的混合物，充分混合后涂布在集流体上，烘干压实。
17.一种包括权利要求12～14所述电极制备的电化学储能器件，其特征是：所述正极、负极之间采用隔膜分开，电解液为水系或有机溶液的一次电池、二次电池和/或超级电容；或所述正极、负极之间采用固态电解质的一次电池、二次电池和超级电容。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102351164A (zh) * 2011-06-22 2012-02-15 天津大学 铜基体上直接生长竖直状纳米碳纤维阵列的方法
CN105405682A (zh) * 2015-12-24 2016-03-16 广州墨储新材料科技有限公司 一种PEDOT:PSS包覆纳米MnO2的石墨烯纳米墙电极制作方法
CN105428092A (zh) * 2015-12-28 2016-03-23 广州墨储新材料科技有限公司 一种掺杂纳米Co(OH)2/Co3O4的石墨烯纳米墙电极的制作方法
CN105679551A (zh) * 2015-12-30 2016-06-15 广州墨储新材料科技有限公司 基于Ni(OH)2/NiO纳米颗粒的石墨烯纳米墙超级电容器电极制作方法
WO2016203083A1 (es) * 2015-06-18 2016-12-22 Consejo Superior De Investigaciones Científicas (Csic) Deposición de capas de grafeno mediante deposición química en fase vapor asistida por plasma
CN106784624A (zh) * 2016-12-16 2017-05-31 山东精工电子科技有限公司 一种锂离子电池正极片及其制备方法
CN106927453A (zh) * 2017-02-16 2017-07-07 北京大学 一种在pecvd中实现纵向及横向石墨烯可控制备的方法
CN107527744A (zh) * 2016-06-22 2017-12-29 广州墨羲科技有限公司 石墨烯-纳米颗粒-纳米碳墙复合材料、其制造方法及应用

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102351164A (zh) * 2011-06-22 2012-02-15 天津大学 铜基体上直接生长竖直状纳米碳纤维阵列的方法
WO2016203083A1 (es) * 2015-06-18 2016-12-22 Consejo Superior De Investigaciones Científicas (Csic) Deposición de capas de grafeno mediante deposición química en fase vapor asistida por plasma
CN105405682A (zh) * 2015-12-24 2016-03-16 广州墨储新材料科技有限公司 一种PEDOT:PSS包覆纳米MnO2的石墨烯纳米墙电极制作方法
CN105428092A (zh) * 2015-12-28 2016-03-23 广州墨储新材料科技有限公司 一种掺杂纳米Co(OH)2/Co3O4的石墨烯纳米墙电极的制作方法
CN105679551A (zh) * 2015-12-30 2016-06-15 广州墨储新材料科技有限公司 基于Ni(OH)2/NiO纳米颗粒的石墨烯纳米墙超级电容器电极制作方法
CN107527744A (zh) * 2016-06-22 2017-12-29 广州墨羲科技有限公司 石墨烯-纳米颗粒-纳米碳墙复合材料、其制造方法及应用
CN106784624A (zh) * 2016-12-16 2017-05-31 山东精工电子科技有限公司 一种锂离子电池正极片及其制备方法
CN106927453A (zh) * 2017-02-16 2017-07-07 北京大学 一种在pecvd中实现纵向及横向石墨烯可控制备的方法

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