一种含有石墨烯的超级电容器浆料制备方法

摘要

一种含有石墨烯的超级电容器浆料的制备方法，包括以下步骤：1）取PVDF粉末并添加NMP至真空搅拌机，搅拌制备成浓度为5%的透明PVDF溶液；2）取石墨烯粉末，并将步骤1）制备的透明PVDF溶液加入砂磨机，搅拌制备成浓度为1%的石墨烯悬浊液；3）将活性炭和导电碳按照比例放入螺带混料机进行混合；4）将步骤3）制备的活性炭和导电碳混合粉末放入行星式真空搅拌机，并分三次加入步骤2）制备的石墨烯悬浊液，制备超级电容器浆料，并控制超级电容器浆料的固含量在15%~35%之间；5）将步骤4）制备的超级电容器浆料加入砂磨机分散后，取出过筛即得含有石墨烯的超级电容器浆料。

说明书

技术领域

本发明涉及一种超级电容器浆料制备方法，尤其涉及一种含有石墨烯的超级电容器浆料制备方法。

背景技术

随着社会的发展和科技的进步，人们对储能元器件的充放电速度、寿命、功率密度和能量密度的要求越来越高。因此，当充放电速度快、充放电效率高、寿命长、环境友好的超级电容器出现时人们眼前一亮，从而使超级电容器的成为了当前人们在绿色储能领域研究和发展的热点，其也广泛应用于数码、汽车、医疗、卫生、电力电子、通讯、能源、军用等领域。

石墨烯作为一种由石墨制备的新型二维有序结构的碳质材料，具有单层或者多层的石墨烯具有高的导电性能，高导热性，高的比表面积和高比强度等许多优异的物理化学性能，因此石墨烯作为活性材料在超级电容器中的应用潜力备受关注。由于石墨烯的制备还没有大规模的产业化，价格较高，石墨烯还没有作为超级电容器的活性材料大规模的推广使用。目前石墨烯在超级电容器中的应用主要是作为导电材料来提高超级电容器的功率性能和散热性能。但是石墨烯在超级电容器浆料制备过程中由于其颗粒小，表面张力大十分容易发生团聚，目前的真空行星式搅拌机不能很好的将其在浆料中分散均匀，从而阻碍了石墨烯在超级电容器中的应用。

发明内容

本发明的目的是提供制备工艺简单，石墨烯在浆料中分散均匀的一种含有石墨烯的超级电容器浆料制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种含有石墨烯的超级电容器浆料的制备方法，包括以下步骤：1）取PVDF粉末并添加NMP至真空搅拌机，搅拌制备成浓度为5%的透明PVDF溶液；2）取石墨烯粉末，并将步骤1）制备的透明PVDF溶液加入砂磨机，搅拌制备成浓度为1%的石墨烯悬浊液；3）将活性炭和导电碳按照比例放入螺带混料机进行混合；4）将步骤3）制备的活性炭和导电碳混合粉末放入行星式真空搅拌机，并分三次加入步骤2）制备的石墨烯悬浊液，制备超级电容器浆料，并控制超级电容器浆料的固含量在15%~35%之间；5）将步骤4）制备的超级电容器浆料加入砂磨机分散后，放入真空搅拌机除气泡，取出过筛即得含有石墨烯的超级电容器浆料。

此方法中：包括以下步骤：1）取50gPVDF粉末并添加1000gNMP至真空搅拌机，搅拌制备成浓度为5%的透明PVDF溶液；2）取10.6g石墨烯粉末，并将步骤1）制备的1050gPVDF溶液加入砂磨机，搅拌制备成浓度为1%的石墨烯悬浊液；3）将970g活性炭和19.4g导电碳按照比例放入螺带混料机进行混合；4）将步骤3）制备的320g活性炭和导电碳混合粉末放入行星式真空搅拌机，第一次加入500g石墨烯悬浊液，第二次加入400g石墨烯悬浊液，第三次加入160g石墨烯悬浊液，同时加入2000gNMP搅拌制备成超级电容器浆料，制备的超级电容器浆料的固含量为25.9%；5）将步骤4）制备的浆料加入砂磨机分散后，放入真空搅拌机除气泡，取出过筛即得含有石墨烯的超级电容器浆料。

此方法中：所述石墨烯的层数小于5层。

此方法中：所述砂磨机中的磨球采用0.3~2mm的氧化锆球。

此方法中：所述砂磨机分散后的石墨烯悬浊液和超级电容器浆料的粒度在2mm以下。

此方法中：所述螺带混料机为锥形螺带混料机。

此方法中：所述步骤4）分三次加入石墨烯悬浊液的量占总加入量的比例为（40%~50%）：（30%~40%）：（10%~30%）。

此方法中：所述除气泡时真空搅拌机的自转速度为0~1500rpm，公转速度10~30rpm，真空度小于-0.09Mpa。

此方法中：所述浆料过筛的筛网的目数为150目，过筛次数为二次以上。

本发明的优点效果在于：由于本发明使用了这种方法，所以使用本发明，降低了生产周期，设备操作简单，而且石墨烯在浆料中的分散均一性和稳定性均大大提升，使用该制备方法制备的石墨烯超级电容器能量密度、功率密度和寿命均有了较好改善。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明：

一种含有石墨烯的超级电容器浆料的制备方法，包括以下步骤：1）取PVDF粉末并添加NMP至真空搅拌机，搅拌制备成浓度为5%的透明PVDF溶液；2）取石墨烯粉末，并将步骤1）制备的透明PVDF溶液加入砂磨机，搅拌制备成浓度为1%的石墨烯悬浊液；3）将活性炭和导电碳按照比例放入螺带混料机进行混合；4）将步骤3）制备的活性炭和导电碳混合粉末放入行星式真空搅拌机，并分三次加入步骤2）制备的石墨烯悬浊液，制备超级电容器浆料，并控制超级电容器浆料的固含量在15%~35%之间；5）将步骤4）制备的超级电容器浆料加入砂磨机分散后，放入真空搅拌机除气泡，取出过筛即得含有石墨烯的超级电容器浆料。在本实施例中，包括以下步骤：1）取50gPVDF粉末并添加1000gNMP至真空搅拌机，搅拌制备成浓度为5%的透明PVDF溶液；2）取10.6g石墨烯粉末，并将步骤1）制备的1050gPVDF溶液加入砂磨机，搅拌制备成浓度为1%的石墨烯悬浊液；3）将970g活性炭和19.4g导电碳按照比例放入螺带混料机进行混合；4）将步骤3）制备的320g活性炭和导电碳混合粉末放入行星式真空搅拌机，第一次加入500g石墨烯悬浊液，第二次加入400g石墨烯悬浊液，第三次加入160g石墨烯悬浊液，同时加入2000gNMP搅拌制备成超级电容器浆料，制备的超级电容器浆料的固含量为25.9%；5）将步骤4）制备的浆料加入砂磨机分散后，放入真空搅拌机除气泡，取出过筛即得含有石墨烯的超级电容器浆料。在本实施例中，所述石墨烯的层数小于5层。在本实施例中，所述砂磨机中的磨球采用0.3~2mm的氧化锆球。在本实施例中，所述砂磨机分散后的石墨烯悬浊液和超级电容器浆料的粒度在2mm以下；在本实施例中，所述螺带混料机为锥形螺带混料机。在本实施例中，所述步骤4）分三次加入石墨烯悬浊液的量占总加入量的比例为（40%~50%）：（30%~40%）：（10%~30%）。在本实施例中，所述除气泡时真空搅拌机的自转速度为0~1500rpm，公转速度10~30rpm，真空度小于-0.09Mpa。在本实施例中，所述浆料过筛的筛网的目数为150目，过筛次数为二次以上。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和保护范围进行限定，在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围。