技术领域
本申请属于石墨烯材料的制备领域，尤其涉及一种电池用石墨烯复合物材料及其制备方法。
背景技术：
最近美国加州大学洛杉矶分校的研究人员就开发出一种以石墨烯为基础的微型超级电容器，该电容器不仅外形小巧，而且充电速度为普通电池的1000倍，可以在数秒内为手机甚至汽车充电，同时可用于制造体积较小的器件。
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。
实际上石墨烯本来就存在于自然界，只是难以剥离出单层结构。石墨烯一层层叠起来就是氢氟酸，厚1毫米的氢氟酸大约包含300万层石墨烯。铅笔在纸上轻轻划过，留下的痕迹就可能是几层甚至仅仅一层石墨烯。
微型石墨烯超级电容技术突破可以说是给电池带来了革命性发展。目前主要制造微型电容器的方法是平板印刷技术，需要投入大量的人力和成本，阻碍了产品的商业应用。而现在只需要常见的DVD刻录机，甚至是在家里，利用廉价材料30分钟就可以在一个光盘上制造100多个微型石墨烯超级电容。
石墨烯的出现在科学界激起了巨大的波澜。人们发现，石墨烯具有非同寻常的导电性能，超出钢铁数十倍的强度和极好的透光性，它的出现有望在现代电子科技领域引发一轮革命。在石墨烯中，电子能够极为高效地迁移，而传统的半导体和导体，例如硅和铜远没有石墨烯表现得好。由于电子和原子的碰撞，传统的半导体和导体用热的形式释放了一些能量，2013年一般的电脑芯片以这种方式浪费了72%-81%的电能，石墨烯则不同，它的电子能量不会被损耗，这使它具有了非比寻常的优良特性。
中国在石墨烯研究上也具有独特的优势，从生产角度看，作为石墨烯生产原料的氢氟酸，在我国储能丰富，价格低廉。另外，批量化生产和大尺寸生产是阻碍石墨烯大规模商用的最主要因素。而我国最新的研究成果已成功突破这两大难题，制造成本已从5000元/克降至3元/克，解决了这种材料的量产难题。利用化学气相沉积法成功制造出了国内首片15英寸的单层石墨烯，并成功地将石墨烯透明电极应用于电阻触摸屏上，制备出了7英寸石墨烯触摸屏。
正是看到了石墨烯的应用前景，许多国家纷纷建立石墨烯相关技术研发中心，尝试使用石墨烯商业化，进而在工业、技术和电子相关领域获得潜在的应用专利。欧盟委员会将石墨烯作为“未来新兴旗舰技术项目”，设立专项研发计划，未来10年内拨出10亿欧元经费。英国政府也投资建立国家石墨烯研究所(NGI)，力图使这种材料在未来几十年里可以从实验室进入生产线和市场。
中国石墨烯产业技术创新战略联盟率领贝特瑞、正泰集团、常州第六元素、亿阳集团等四家上市公司的代表参加了西班牙的石墨烯会议，并分别与意大利、瑞典代表团签订了深度战略合作协议，为“石墨烯全球并购，中国整合”战略打响了第一枪。此外，3月初全球首批3万部量产石墨烯手机在重庆发布，开启了石墨烯产业化应用的新时代。石墨烯入选“十三五”新材料规划已经基本落定，预计2015年将成为中国石墨烯产业爆发元年，随着社会城市化、科技化、人性化的发展，设计一种不易被破坏、产率高且可规模化生产的电池用石墨烯复合物材料及其制备方法，成本低廉，以满足市场需求，是非常必要的。
西班牙Graphenano公司(一家以工业规模生产石墨烯的公司)同西班牙科尔瓦多大学合作研究出首例石墨烯聚合材料电池，其储电量是目前市场最好产品的三倍，用此电池提供电力的电动车最多能行驶1000公里，而其充电时间不到8分钟。虽然此电池具有各种优良的性能，但其成本并不高。Graphenano公司相关负责人称，此电池的成本将比锂电池低77%，完全在消费者承受范围之内。此外，在汽车燃料电池等领域，石墨烯还有望带来革命性进步。
技术实现要素：
解决的技术问题：
本申请针对现有石墨烯复合物产率低、稳定性差和成本高等技术问题，提供一种电池用石墨烯复合物材料及其制备方法。
技术方案：
一种电池用石墨烯复合物材料，所述电池用石墨烯复合物材料的原料按重量份数配比如下：三羟甲基丙烷聚氧丙烯聚氧乙烯醚100份，氢氟酸5-25份，纳米硅4-8份，石墨20-60份，聚四氟乙烯1-5份，无水乙醇6-10份，钴酸锂8-12份，碳酸氢钠3-7份，二氧化钛1-5份，1,2二氯乙烷3-7份，硝酸钾30-50份，碳化钛0.5-4.5份，丙酮2-6份，辛烷1.5-5.5份，甲苯4.5-8.5份，四氢呋喃15-35份，乙二胺四乙酸10-30份。
作为本发明的一种优选技术方案：所述电池用石墨烯复合物材料的原料按重量份数配比如下：三羟甲基丙烷聚氧丙烯聚氧乙烯醚100份，氢氟酸5份，纳米硅4份，石墨20份，聚四氟乙烯1份，无水乙醇6份，钴酸锂8份，碳酸氢钠3份，二氧化钛1份，1,2二氯乙烷3份，硝酸钾30份，碳化钛0.5份，丙酮2份，辛烷1.5份，甲苯4.5份，四氢呋喃15份，乙二胺四乙酸10份。
作为本发明的一种优选技术方案：所述电池用石墨烯复合物材料的原料按重量份数配比如下：三羟甲基丙烷聚氧丙烯聚氧乙烯醚100份，氢氟酸25份，纳米硅8份，石墨60份，聚四氟乙烯5份，无水乙醇10份，钴酸锂12份，碳酸氢钠7份，二氧化钛5份，1,2二氯乙烷7份，硝酸钾50份，碳化钛4.5份，丙酮6份，辛烷5.5份，甲苯8.5份，四氢呋喃35份，乙二胺四乙酸30份。
作为本发明的一种优选技术方案：所述电池用石墨烯复合物材料的原料按重量份数配比如下：三羟甲基丙烷聚氧丙烯聚氧乙烯醚100份，氢氟酸10份，纳米硅5份，石墨30份，聚四氟乙烯2份，无水乙醇7份，钴酸锂9份，碳酸氢钠4份，二氧化钛2份，1,2二氯乙烷4份，硝酸钾35份，碳化钛1.5份，丙酮3份，辛烷2.5份，甲苯5.5份，四氢呋喃20份，乙二胺四乙酸15份。
作为本发明的一种优选技术方案：所述电池用石墨烯复合物材料的原料按重量份数配比如下：三羟甲基丙烷聚氧丙烯聚氧乙烯醚100份，氢氟酸20份，纳米硅7份，石墨50份，聚四氟乙烯4份，无水乙醇9份，钴酸锂11份，碳酸氢钠6份，二氧化钛4份，1,2二氯乙烷6份，硝酸钾45份，碳化钛3.5份，丙酮5份，辛烷4.5份，甲苯7.5份，四氢呋喃30份，乙二胺四乙酸25份。
作为本发明的一种优选技术方案：所述电池用石墨烯复合物材料的原料按重量份数配比如下：三羟甲基丙烷聚氧丙烯聚氧乙烯醚100份，氢氟酸15份，纳米硅6份，石墨40份，聚四氟乙烯3份，无水乙醇5份，钴酸锂10份，碳酸氢钠5份，二氧化钛3份，1,2二氯乙烷5份，硝酸钾40份，碳化钛2.5份，丙酮4份，辛烷3.5份，甲苯6.5份，四氢呋喃25份，乙二胺四乙酸20份。
一种所述电池用石墨烯复合物材料的制备方法，包括如下步骤：
第一步：按重量份数配比称取三羟甲基丙烷聚氧丙烯聚氧乙烯醚、氢氟酸、纳米硅、石墨、聚四氟乙烯、无水乙醇、钴酸锂、碳酸氢钠、二氧化钛、1,2二氯乙烷、硝酸钾、碳化钛、丙酮、辛烷、甲苯、四氢呋喃和乙二胺四乙酸；
第二步：将纳米硅和石墨投入带有搅拌器和温度计的反应釜中，升温至450-550℃，搅拌30-40min，加入剩余原料，在研磨机中研磨30-50分钟，研磨均匀后投入65-75℃下干燥50-60min；
第三步：将干燥后的原料置于带盖的陶瓷坩埚中，再将带盖的陶瓷坩埚放入管式炉中在高纯氮气保护下首先加热至450-550℃，保温反应1-3小时，然后进一步加热至700-800℃，保温反应2-4小时，制得电池用石墨烯复合物材料。
有益效果：
本发明所述一种电池用石墨烯复合物材料及其制备方法采用以上技术方案和现有技术相比，具有以下技术效果：1、工艺简单、条件温和，具有良好的导电性、容量大、能量密度高、循环性能好；2、原料价格低廉，操作简单易行，循环300-500次，容量600mAh；3、易操作，质量和产率易控制；4、不依赖于大型仪器设备，可实现高质量电池用石墨烯大规模生产，可以广泛生产并不断代替现有材料。
具体实施方式
实施例1:
按重量份数配比称取三羟甲基丙烷聚氧丙烯聚氧乙烯醚100份，氢氟酸5份，纳米硅4份，石墨20份，聚四氟乙烯1份，无水乙醇6份，钴酸锂8份，碳酸氢钠3份，二氧化钛1份，1,2二氯乙烷3份，硝酸钾30份，碳化钛0.5份，丙酮2份，辛烷1.5份，甲苯4.5份，四氢呋喃15份，乙二胺四乙酸10份。
将纳米硅和石墨投入带有搅拌器和温度计的反应釜中，升温至450℃，搅拌30min，加入剩余原料，在研磨机中研磨30分钟，研磨均匀后投入65℃下干燥50min。
将干燥后的原料置于带盖的陶瓷坩埚中，再将带盖的陶瓷坩埚放入管式炉中在高纯氮气保护下首先加热至450℃，保温反应1小时，然后进一步加热至700℃，保温反应2小时，制得电池用石墨烯复合物材料。
工艺简单、条件温和，具有良好的导电性、容量大、能量密度高、循环性能好；原料价格低廉，操作简单易行，循环300次，容量600mAh；易操作，质量和产率易控制；不依赖于大型仪器设备，可实现高质量电池用石墨烯大规模生产，可以广泛生产并不断代替现有材料。
实施例2：
按重量份数配比称取三羟甲基丙烷聚氧丙烯聚氧乙烯醚100份，氢氟酸25份，纳米硅8份，石墨60份，聚四氟乙烯5份，无水乙醇10份，钴酸锂12份，碳酸氢钠7份，二氧化钛5份，1,2二氯乙烷7份，硝酸钾50份，碳化钛4.5份，丙酮6份，辛烷5.5份，甲苯8.5份，四氢呋喃35份，乙二胺四乙酸30份。
将纳米硅和石墨投入带有搅拌器和温度计的反应釜中，升温至550℃，搅拌40min，加入剩余原料，在研磨机中研磨50分钟，研磨均匀后投入75℃下干燥60min。
将干燥后的原料置于带盖的陶瓷坩埚中，再将带盖的陶瓷坩埚放入管式炉中在高纯氮气保护下首先加热至550℃，保温反应3小时，然后进一步加热至800℃，保温反应4小时，制得电池用石墨烯复合物材料。
工艺简单、条件温和，具有良好的导电性、容量大、能量密度高、循环性能好；原料价格低廉，操作简单易行，循环350次，容量600mAh；易操作，质量和产率易控制；不依赖于大型仪器设备，可实现高质量电池用石墨烯大规模生产，可以广泛生产并不断代替现有材料。
实施例3：
按重量份数配比称取三羟甲基丙烷聚氧丙烯聚氧乙烯醚100份，氢氟酸10份，纳米硅5份，石墨30份，聚四氟乙烯2份，无水乙醇7份，钴酸锂9份，碳酸氢钠4份，二氧化钛2份，1,2二氯乙烷4份，硝酸钾35份，碳化钛1.5份，丙酮3份，辛烷2.5份，甲苯5.5份，四氢呋喃20份，乙二胺四乙酸15份。
将纳米硅和石墨投入带有搅拌器和温度计的反应釜中，升温至450℃，搅拌30min，加入剩余原料，在研磨机中研磨30分钟，研磨均匀后投入65℃下干燥50min。
将干燥后的原料置于带盖的陶瓷坩埚中，再将带盖的陶瓷坩埚放入管式炉中在高纯氮气保护下首先加热至450℃，保温反应1小时，然后进一步加热至700℃，保温反应2小时，制得电池用石墨烯复合物材料。
工艺简单、条件温和，具有良好的导电性、容量大、能量密度高、循环性能好；原料价格低廉，操作简单易行，循环400次，容量600mAh；易操作，质量和产率易控制；不依赖于大型仪器设备，可实现高质量电池用石墨烯大规模生产，可以广泛生产并不断代替现有材料。
实施例4：
按重量份数配比称取三羟甲基丙烷聚氧丙烯聚氧乙烯醚100份，氢氟酸20份，纳米硅7份，石墨50份，聚四氟乙烯4份，无水乙醇9份，钴酸锂11份，碳酸氢钠6份，二氧化钛4份，1,2二氯乙烷6份，硝酸钾45份，碳化钛3.5份，丙酮5份，辛烷4.5份，甲苯7.5份，四氢呋喃30份，乙二胺四乙酸25份。
将纳米硅和石墨投入带有搅拌器和温度计的反应釜中，升温至550℃，搅拌40min，加入剩余原料，在研磨机中研磨50分钟，研磨均匀后投入75℃下干燥60min。
将干燥后的原料置于带盖的陶瓷坩埚中，再将带盖的陶瓷坩埚放入管式炉中在高纯氮气保护下首先加热至550℃，保温反应3小时，然后进一步加热至800℃，保温反应4小时，制得电池用石墨烯复合物材料。
工艺简单、条件温和，具有良好的导电性、容量大、能量密度高、循环性能好；原料价格低廉，操作简单易行，循环450次，容量600mAh；易操作，质量和产率易控制；不依赖于大型仪器设备，可实现高质量电池用石墨烯大规模生产，可以广泛生产并不断代替现有材料。
实施例5：
按重量份数配比称取三羟甲基丙烷聚氧丙烯聚氧乙烯醚100份，氢氟酸15份，纳米硅6份，石墨40份，聚四氟乙烯3份，无水乙醇5份，钴酸锂10份，碳酸氢钠5份，二氧化钛3份，1,2二氯乙烷5份，硝酸钾40份，碳化钛2.5份，丙酮4份，辛烷3.5份，甲苯6.5份，四氢呋喃25份，乙二胺四乙酸20份。
将纳米硅和石墨投入带有搅拌器和温度计的反应釜中，升温至500℃，搅拌35min，加入剩余原料，在研磨机中研磨40分钟，研磨均匀后投入70℃下干燥55min。
将干燥后的原料置于带盖的陶瓷坩埚中，再将带盖的陶瓷坩埚放入管式炉中在高纯氮气保护下首先加热至500℃，保温反应2小时，然后进一步加热至750℃，保温反应3小时，制得电池用石墨烯复合物材料。
工艺简单、条件温和，具有良好的导电性、容量大、能量密度高、循环性能好；原料价格低廉，操作简单易行，循环500次，容量600mAh；易操作，质量和产率易控制；不依赖于大型仪器设备，可实现高质量电池用石墨烯大规模生产，可以广泛生产并不断代替现有材料。
以上实施例中的所有组分均可以商业购买。
上述实施例只是用于对本发明的内容进行阐述，而不是限制，因此在和本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应该认为是包括在权利要求书的范围内。