本发明涉及电极材料
技术领域：
，特别涉及一种银锡合金复合石墨烯电极材料及其制备方法。
背景技术：
：石墨烯是由sp2杂化的碳原子通过共价键形成的蜂巢状二维平面结构，被认为是其他各维碳材料的基本结构单位。由于其独特的结构，石墨烯展现出一系列优异的物理化学性质，如超高的力学强度（1060GPa），突出的导热性和导电性，高速的电子迁移率（室温下15000cm2/(V·s)）及巨大的比表面积（理论计算为2600m2/g），使其在能量转化储存、场效应晶体管、纳米复合材料和高灵敏度传感器等领域中发挥巨大的作用。尤其是利用石墨烯的力学和电化学特性及其巨大的比表面积，已引起了研究者越来越广泛的关注。作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，石墨烯被称为“黑金”，是“新材料之王”，科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”。极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命。所以本项目旨在研制出一款银锡合金复合石墨烯电极材料，应用石墨烯的优良电化学特性来满足电极材料行业的需求和发展。技术实现要素：为解决上述技术问题，本发明提供一种银锡合金复合石墨烯电极材料及其制备方法，通过采用特定原料进行组合，配合相应的生产工艺，得到的银锡合金复合石墨烯电极材料，其性能可靠,导电率高，电化性能好，对环境无污染，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。本发明的目的可以通过以下技术方案实现：银锡合金复合石墨烯电极材料，由下列重量份的原料制成：石墨烯35-50份、银锡合金5-15份、聚偏二氟乙烯3-7份、二甘醇5-12份、聚氧乙烯月桂醚2-4份、胆酸钠2-4份、丙烯酸甲酯4-9份、二甲基硅油3-7份、钛酸酯2-3份、硫酸铝钾2-5份、氢氧化钙3-8份、碳酸锂4-8份、五氧化二钒1-2份、过硫酸铵2-4份、三氟化铁1-2份、偏硅酸钠2-4份、三甲基丙铵双三氟甲磺酰亚胺盐2-5份、分散剂4-7份、硅烷偶联剂3-6份、胶黏剂3-8份。优选地，所述分散剂选自N-甲基-2-吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠、木质素磺酸钠中的一种或几种。优选地，所述硅烷偶联剂选自乙烯基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷中的一种或几种。优选的，所述胶黏剂选自二甲基三苯基甲烷四异氰酸酯、羧甲基纤维素钠、丁腈-酚醛树脂、聚氨酯胶中的一种或几种。所述的银锡合金复合石墨烯电极材料的制备方法，包括以下步骤：（1）按照重量份称取各原料；（2）将石墨烯加入浓硫酸中氧化，得到氧化石墨烯类材料，并经过超声分散于分散剂中，同时加入聚偏二氟乙烯、二甘醇、聚氧乙烯月桂醚、胆酸钠，得到石墨烯悬浮液，超声功率为300-350W，超声时间为3-6小时；（3）将丙烯酸甲酯、二甲基硅油、钛酸酯、硫酸铝钾、氢氧化钙、碳酸锂、五氧化二钒、过硫酸铵、三氟化铁、偏硅酸钠、三甲基丙铵双三氟甲磺酰亚胺盐加入搅拌机中，搅拌均匀，搅拌转速100-150转/分钟，在搅拌状态下用0.2mol/L的氨水调节pH值至2.5-3之间，搅拌时间为30-60分钟；（4）将步骤（2）的氧化石墨烯材料和步骤（3）的搅拌混合物投入密炼机中，加入银锡合金、硅烷偶联剂、胶黏剂，在还原性气体氛围中混炼1-3小时，转速200-300转/分钟，反应温度为360-420℃，然后冷却至100℃，得到密炼混合物；（5）将上述密炼混合物注入喷雾干燥机，干燥成粉，喷雾干燥机进风温度为220℃，出风温度160℃，恒流泵转度为82转/分钟；（6）将喷雾干燥机喷出的物料注入马弗炉中，均匀涂覆在经过处理的电极上，马弗炉预设温度500℃，加入物料后降温至360℃，加压至0.5-2Mpa,同时缓慢充入还原性气体保护，涂覆以后的成品在还原性气体中保温3-5小时，降至室温即得成品。优选地，所述步骤（4）和步骤（6）中，还原性气体氛围为氮气气体氛围。本发明与现有技术相比，其有益效果为：（1）本发明的银锡合金复合石墨烯电极材料以石墨烯、银锡合金、丙烯酸甲酯、二甲基硅油、钛酸酯、硫酸铝钾、氢氧化钙、碳酸锂、五氧化二钒、过硫酸铵、三氟化铁、偏硅酸钠、三甲基丙铵双三氟甲磺酰亚胺盐为主要成分，通过加入聚偏二氟乙烯、二甘醇、聚氧乙烯月桂醚、胆酸钠、分散剂、硅烷偶联剂、胶黏剂，辅以超声分散、搅拌密炼、惰性气体环境混炼、喷雾干燥、物料涂覆电极等工艺，使得制备而成的银锡合金复合石墨烯电极材料，其性能可靠,导电率高，电化性能好，对环境无污染，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。（2）本发明的银锡合金复合石墨烯电极材料原料易得、工艺简单，适于大规模工业化运用，实用性强。具体实施方式下面结合具体实施例对发明的技术方案进行详细说明。实施例1（1）按照重量份称取石墨烯35份、银锡合金5份、聚偏二氟乙烯3份、二甘醇5份、聚氧乙烯月桂醚2份、胆酸钠2份、丙烯酸甲酯4份、二甲基硅油3份、钛酸酯2份、硫酸铝钾2份、氢氧化钙3份、碳酸锂4份、五氧化二钒1份、过硫酸铵2份、三氟化铁1份、偏硅酸钠2份、三甲基丙铵双三氟甲磺酰亚胺盐2份、N-甲基-2-吡咯烷酮4份、乙烯基三乙氧基硅烷3份、二甲基三苯基甲烷四异氰酸酯3份；（2）将石墨烯加入浓硫酸中氧化，得到氧化石墨烯类材料，并经过超声分散于N-甲基-2-吡咯烷酮中，同时加入聚偏二氟乙烯、二甘醇、聚氧乙烯月桂醚、胆酸钠，得到石墨烯悬浮液，超声功率为300W，超声时间为3小时；（3）将丙烯酸甲酯、二甲基硅油、钛酸酯、硫酸铝钾、氢氧化钙、碳酸锂、五氧化二钒、过硫酸铵、三氟化铁、偏硅酸钠、三甲基丙铵双三氟甲磺酰亚胺盐加入搅拌机中，搅拌均匀，搅拌转速100转/分钟，在搅拌状态下用0.2mol/L的氨水调节pH值至2.5之间，搅拌时间为30分钟；（4）将步骤（2）的氧化石墨烯材料和步骤（3）的搅拌混合物投入密炼机中，加入银锡合金、乙烯基三乙氧基硅烷、二甲基三苯基甲烷四异氰酸酯，在氮气氛围中混炼1小时，转速200转/分钟，反应温度为360℃，然后冷却至100℃，得到密炼混合物；（5）将上述密炼混合物注入喷雾干燥机，干燥成粉，喷雾干燥机进风温度为220℃，出风温度160℃，恒流泵转度为82转/分钟；（6）将喷雾干燥机喷出的物料注入马弗炉中，均匀涂覆在经过处理的电极上，马弗炉预设温度500℃，加入物料后降温至360℃，加压至0.5Mpa,同时缓慢充入氮气保护，涂覆以后的成品在氮气氛围中保温3小时，降至室温即得成品。制得的银锡合金复合石墨烯电极材料测试结果如表1所示。实施例2（1）按照重量份称取石墨烯40份、银锡合金8份、聚偏二氟乙烯4份、二甘醇7份、聚氧乙烯月桂醚3份、胆酸钠2份、丙烯酸甲酯5份、二甲基硅油4份、钛酸酯2份、硫酸铝钾3份、氢氧化钙4份、碳酸锂5份、五氧化二钒1份、过硫酸铵2份、三氟化铁1份、偏硅酸钠2份、三甲基丙铵双三氟甲磺酰亚胺盐3份、二甲基三苯基甲烷四异氰酸酯5份、3-氨丙基三甲氧基硅烷4份、羧甲基纤维素钠5份；（2）将石墨烯加入浓硫酸中氧化，得到氧化石墨烯类材料，并经过超声分散于二甲基三苯基甲烷四异氰酸酯中，同时加入聚偏二氟乙烯、二甘醇、聚氧乙烯月桂醚、胆酸钠，得到石墨烯悬浮液，超声功率为320W，超声时间为4小时；（3）将丙烯酸甲酯、二甲基硅油、钛酸酯、硫酸铝钾、氢氧化钙、碳酸锂、五氧化二钒、过硫酸铵、三氟化铁、偏硅酸钠、三甲基丙铵双三氟甲磺酰亚胺盐加入搅拌机中，搅拌均匀，搅拌转速120转/分钟，在搅拌状态下用0.2mol/L的氨水调节pH值至2.7之间，搅拌时间为40分钟；（4）将步骤（2）的氧化石墨烯材料和步骤（3）的搅拌混合物投入密炼机中，加入银锡合金、3-氨丙基三甲氧基硅烷、羧甲基纤维素钠，在氮气氛围中混炼1.5小时，转速240转/分钟，反应温度为380℃，然后冷却至100℃，得到密炼混合物；（5）将上述密炼混合物注入喷雾干燥机，干燥成粉，喷雾干燥机进风温度为220℃，出风温度160℃，恒流泵转度为82转/分钟；（6）将喷雾干燥机喷出的物料注入马弗炉中，均匀涂覆在经过处理的电极上，马弗炉预设温度500℃，加入物料后降温至360℃，加压至1Mpa,同时缓慢充入氮气保护，涂覆以后的成品在氮气氛围中保温3.5小时，降至室温即得成品。制得的银锡合金复合石墨烯电极材料测试结果如表1所示。实施例3（1）按照重量份称取石墨烯45份、银锡合金12份、聚偏二氟乙烯6份、二甘醇10份、聚氧乙烯月桂醚3份、胆酸钠3份、丙烯酸甲酯7份、二甲基硅油6份、钛酸酯3份、硫酸铝钾4份、氢氧化钙7份、碳酸锂6份、五氧化二钒2份、过硫酸铵3份、三氟化铁2份、偏硅酸钠3份、三甲基丙铵双三氟甲磺酰亚胺盐4份、十二烷基苯磺酸钠6份、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷5份、丁腈-酚醛树脂7份；（2）将石墨烯加入浓硫酸中氧化，得到氧化石墨烯类材料，并经过超声分散于十二烷基苯磺酸钠中，同时加入聚偏二氟乙烯、二甘醇、聚氧乙烯月桂醚、胆酸钠，得到石墨烯悬浮液，超声功率为340W，超声时间为5小时；（3）将丙烯酸甲酯、二甲基硅油、钛酸酯、硫酸铝钾、氢氧化钙、碳酸锂、五氧化二钒、过硫酸铵、三氟化铁、偏硅酸钠、三甲基丙铵双三氟甲磺酰亚胺盐加入搅拌机中，搅拌均匀，搅拌转速140转/分钟，在搅拌状态下用0.2mol/L的氨水调节pH值至2.9之间，搅拌时间为50分钟；（4）将步骤（2）的氧化石墨烯材料和步骤（3）的搅拌混合物投入密炼机中，加入银锡合金、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、丁腈-酚醛树脂，在氮气氛围中混炼2小时，转速280转/分钟，反应温度为400℃，然后冷却至100℃，得到密炼混合物；（5）将上述密炼混合物注入喷雾干燥机，干燥成粉，喷雾干燥机进风温度为220℃，出风温度160℃，恒流泵转度为82转/分钟；（6）将喷雾干燥机喷出的物料注入马弗炉中，均匀涂覆在经过处理的电极上，马弗炉预设温度500℃，加入物料后降温至360℃，加压至1.5Mpa,同时缓慢充入氮气保护，涂覆以后的成品在氮气氛围中保温4.5小时，降至室温即得成品。制得的银锡合金复合石墨烯电极材料测试结果如表1所示。实施例4（1）按照重量份称取石墨烯50份、银锡合金15份、聚偏二氟乙烯7份、二甘醇12份、聚氧乙烯月桂醚4份、胆酸钠4份、丙烯酸甲酯9份、二甲基硅油7份、钛酸酯3份、硫酸铝钾5份、氢氧化钙8份、碳酸锂8份、五氧化二钒2份、过硫酸铵4份、三氟化铁2份、偏硅酸钠4份、三甲基丙铵双三氟甲磺酰亚胺盐5份、木质素磺酸钠7份、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷6份、聚氨酯胶8份；（2）将石墨烯加入浓硫酸中氧化，得到氧化石墨烯类材料，并经过超声分散于木质素磺酸钠中，同时加入聚偏二氟乙烯、二甘醇、聚氧乙烯月桂醚、胆酸钠，得到石墨烯悬浮液，超声功率为350W，超声时间为6小时；（3）将丙烯酸甲酯、二甲基硅油、钛酸酯、硫酸铝钾、氢氧化钙、碳酸锂、五氧化二钒、过硫酸铵、三氟化铁、偏硅酸钠、三甲基丙铵双三氟甲磺酰亚胺盐加入搅拌机中，搅拌均匀，搅拌转速150转/分钟，在搅拌状态下用0.2mol/L的氨水调节pH值至3之间，搅拌时间为60分钟；（4）将步骤（2）的氧化石墨烯材料和步骤（3）的搅拌混合物投入密炼机中，加入银锡合金、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、聚氨酯胶，在氮气氛围中混炼3小时，转速300转/分钟，反应温度为420℃，然后冷却至100℃，得到密炼混合物；（5）将上述密炼混合物注入喷雾干燥机，干燥成粉，喷雾干燥机进风温度为220℃，出风温度160℃，恒流泵转度为82转/分钟；（6）将喷雾干燥机喷出的物料注入马弗炉中，均匀涂覆在经过处理的电极上，马弗炉预设温度500℃，加入物料后降温至360℃，加压至2Mpa,同时缓慢充入氮气保护，涂覆以后的成品在氮气氛围中保温5小时，降至室温即得成品。制得的银锡合金复合石墨烯电极材料测试结果如表1所示。对比例1（1）按照重量份称取石墨烯35份、银锡合金5份、二甘醇5份、聚氧乙烯月桂醚2份、胆酸钠2份、丙烯酸甲酯4份、二甲基硅油3份、钛酸酯2份、硫酸铝钾2份、氢氧化钙3份、过硫酸铵2份、三氟化铁1份、偏硅酸钠2份、三甲基丙铵双三氟甲磺酰亚胺盐2份、N-甲基-2-吡咯烷酮4份、乙烯基三乙氧基硅烷3份、二甲基三苯基甲烷四异氰酸酯3份；（2）将石墨烯加入浓硫酸中氧化，得到氧化石墨烯类材料，并经过超声分散于N-甲基-2-吡咯烷酮中，同时加入二甘醇、聚氧乙烯月桂醚、胆酸钠，得到石墨烯悬浮液，超声功率为300W，超声时间为3小时；（3）将丙烯酸甲酯、二甲基硅油、钛酸酯、硫酸铝钾、氢氧化钙、过硫酸铵、三氟化铁、偏硅酸钠、三甲基丙铵双三氟甲磺酰亚胺盐加入搅拌机中，搅拌均匀，搅拌转速100转/分钟，在搅拌状态下用0.2mol/L的氨水调节pH值至2.5之间，搅拌时间为30分钟；（4）将步骤（2）的氧化石墨烯材料和步骤（3）的搅拌混合物投入密炼机中，加入银锡合金、乙烯基三乙氧基硅烷、二甲基三苯基甲烷四异氰酸酯，在氮气氛围中混炼1小时，转速200转/分钟，反应温度为360℃，然后冷却至100℃，得到密炼混合物；（5）将上述密炼混合物注入喷雾干燥机，干燥成粉，喷雾干燥机进风温度为220℃，出风温度160℃，恒流泵转度为82转/分钟；（6）将喷雾干燥机喷出的物料注入马弗炉中，均匀涂覆在经过处理的电极上，马弗炉预设温度500℃，加入物料后降温至360℃，加压至0.5Mpa,同时缓慢充入氮气保护，涂覆以后的成品在氮气氛围中保温3小时，降至室温即得成品。制得的银锡合金复合石墨烯电极材料测试结果如表1所示。对比例2（1）按照重量份称取石墨烯50份、银锡合金15份、聚偏二氟乙烯7份、二甘醇12份、聚氧乙烯月桂醚4份、丙烯酸甲酯9份、硫酸铝钾5份、氢氧化钙8份、碳酸锂8份、五氧化二钒2份、过硫酸铵4份、三氟化铁2份、偏硅酸钠4份、三甲基丙铵双三氟甲磺酰亚胺盐5份、木质素磺酸钠7份、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷6份、聚氨酯胶8份；（2）将石墨烯加入浓硫酸中氧化，得到氧化石墨烯类材料，并经过超声分散于木质素磺酸钠中，同时加入聚偏二氟乙烯、二甘醇、聚氧乙烯月桂醚，得到石墨烯悬浮液，超声功率为350W，超声时间为6小时；（3）将丙烯酸甲酯、硫酸铝钾、氢氧化钙、碳酸锂、五氧化二钒、过硫酸铵、三氟化铁、偏硅酸钠、三甲基丙铵双三氟甲磺酰亚胺盐加入搅拌机中，搅拌均匀，搅拌转速150转/分钟，在搅拌状态下用0.2mol/L的氨水调节pH值至3之间，搅拌时间为60分钟；（4）将步骤（2）的氧化石墨烯材料和步骤（3）的搅拌混合物投入密炼机中，加入银锡合金、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、聚氨酯胶，在氮气氛围中混炼3小时，转速300转/分钟，反应温度为420℃，然后冷却至100℃，得到密炼混合物；（5）将上述密炼混合物注入喷雾干燥机，干燥成粉，喷雾干燥机进风温度为220℃，出风温度160℃，恒流泵转度为82转/分钟；（6）将喷雾干燥机喷出的物料注入马弗炉中，均匀涂覆在经过处理的电极上，马弗炉预设温度500℃，加入物料后降温至360℃，加压至2Mpa,同时缓慢充入氮气保护，涂覆以后的成品在氮气氛围中保温5小时，降至室温即得成品。制得的银锡合金复合石墨烯电极材料测试结果如表1所示。将实施例1-4和对比例1-2的银锡合金复合石墨烯电极材料分别进行内阻、比电容、容量、10C300次循环容量保持率这几项性能测试。表1 内阻（Ω.m）比电容（F/g)容量（F）10C300次循环容量保持率%实施例11.5180.31.696.4实施例21.6179.31.796.7实施例31.4178.31.697.2实施例41.5182.21.796.4对比例12.9119.21.174.0对比例22.6114.31.077.5本发明的银锡合金复合石墨烯电极材料以石墨烯、银锡合金、丙烯酸甲酯、二甲基硅油、钛酸酯、硫酸铝钾、氢氧化钙、碳酸锂、五氧化二钒、过硫酸铵、三氟化铁、偏硅酸钠、三甲基丙铵双三氟甲磺酰亚胺盐为主要成分，通过加入聚偏二氟乙烯、二甘醇、聚氧乙烯月桂醚、胆酸钠、分散剂、硅烷偶联剂、胶黏剂，辅以超声分散、搅拌密炼、惰性气体环境混炼、喷雾干燥、物料涂覆电极等工艺，使得制备而成的银锡合金复合石墨烯电极材料，其性能可靠,导电率高，电化性能好，对环境无污染，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。本发明的银锡合金复合石墨烯电极材料原料易得、工艺简单，适于大规模工业化运用，实用性强。以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的
技术领域：
，均同理包括在本发明的专利保护范围内。当前第1页1 2 3