少层石墨及其复合材料制备和电化学性能研究.pdf

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1、第38卷第6期非金属矿V_01．38NO．62015年11月Non．MetallicMinesNovember，2015少层石墨及其复合材料制备和电化学性能研究王晓亮杨绍斌汉贻玉沈丁董伟(辽宁工程技术大学材料科学与工程学院，辽宁阜新123000)摘要以天然鳞片石墨为原料，采用Hummers法制备氧化石墨，对其进行膨化后超声分散得到少层石墨，并添加聚乙烯醇制备少层石墨和聚乙烯醇／少层石墨复合材料作为电板材料。研究了膨化温度及复合材料中聚乙烯醇含量对电极材料的结构和电化学性能的影响规律。结果表明：少层石墨随着膨化温度升高

2、，层间距呈减小趋势，比表面积呈增大趋势，比电容增大，经高温膨化后，其循环性能较好。在750℃膨化处理得到的少层石墨中添加聚乙烯醇会大幅度降低其比电容和比表面积，对循环性能的影响不明显。关键词少层石墨；复合电极材料；比电容；循环性能中图分类号：TM242；TQ127．1文献标识码：AStudyonPreparationandElectrochemicalPropertyofFew-layerGraphiteandItsCompositeMaterialsWangXiaoliangYangShaobinHanYiyuSh

3、enDingDongWei(SchoolofMaterialScienceandEngineering，LiaoningTechnicalUniversity,Fuxin，Liaoning123000)AbstractGraphiteoxidewaspreparedbyHummersmethodwithnaturalflakegraphite．Itcantransformintofew-layergraphitebyexplosiontreatmentandultrasonicdispersion．Composite

4、waspreparedwithpovalandfew—layergraphite．Theinfluenceoftheextrusiontemperatureofthefew—layergraphiteandthepovalcontentofthecompositematerialsonstructureandelectrochemicalperformanceofelectrodematerialswerestudied．Theresultsshow：layerspacingofthefew-layergraphit

5、edecrease，specificsurfaceareaandspecificcapacitanceofthefew—layergraphiteincreaseasexplosiontemperaturerise．Afterhightemperatureexpansion．itscycleperformanceisbeae5CompositewaspreparedbyaddingpovaltOthefew—layergraphiteafter750℃expandingtreatment．Itsspecificcap

6、acitanceandspecificsurfaceareaalegreatlyreduced，andcycleperformancehasnosignificantchange．Keywordsfew—layergraphite；compositeelectrodematerial；specificcapacitance；cyclingperformance超级电容器是一种新兴的大功率电子储能元件，本实验以天然石墨为原料，采用Hummers法制又被称为电化学电容器或双电层电容器[1-2]o超级电备氧化石墨，再用不同

7、温度膨化并超声处理，制备少容器研发核心是电极材料，目前，超级电容器电极材层石墨和石墨烯的混合物，最后制备聚乙烯醇／少层料大致可归为两种，即碳质材料或准电容材料(稀有石墨复合材料，进行碳化，作为超级电容器电极材料。金属氧化物和导电聚合物)。碳基材料具有表面积研究了膨化温度、复合材料中聚乙烯醇含量对复合材大、内阻小、功率密度高和来源广泛等优点，但其比电料结构及电性能的影响规律。容较低[3】。过渡金属氧化物通常具有高的比电容，但1实验部分其倍容率和稳定性较差且成本高。导电聚合物的电1．1原料及试剂天然鳞片石墨，碳含量大于等

8、于活性较高，但循环性能差是其致命弱点[4]。石墨烯与99．94％，粒度74pm，郴州星光石墨厂。浓H2s04、其它物质的复合在超级电容器方面的研究正逐渐兴KMnO4、KOH、BaC1，、聚乙烯醇(PVA)、无水乙醇，起[5-6]o石墨烯的单片层状结构决定了石墨烯具有超均为分析纯，国药集团化学试剂有限公司；质量分数大比表面积【_，加之其良好的导电