[发明专利]一种石墨烯发泡材料及其物理发泡方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发泡材料及其发泡方法，尤其涉及一种石墨烯发泡材料及其物理发泡方法，属于发泡复合技术领域。

背景技术

石墨烯具有优良的电子传导性、大的比表面积（2600m2/g），良好的热学性能和机械性质，使其成为能源、化工、生物等多领域的研究热点。在储锂性能方面，石墨烯的理论容量达到744mAh/g，优于石墨（理论容量：372mAh/g），并且石墨烯能增加与铿的结合位点，使得石墨烯成为取代石墨作为铿离子负极材料的选择之一。石墨烯的电阻率只约为1Ω·m，比铜或银更低，为世界上电阻率最小、导电性最好的材料。将石墨烯作为商业锂离子电池的导电剂能够大大增强锂离子电池的导电能力，但石墨烯材料的成本极高，导致锂离子电池的成本太高，不利于推广应用。

然而据申请人了解，现有市场上的石墨烯电池料存在一定缺陷：电池的体积和重量大；使用时热量高，持续使用会出现爆炸的情况，石墨烯负极端不发泡影响电池储存的电荷量。

发明内容

本发明所要解决的 技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种石墨烯物理发泡方法，使石墨烯的发泡孔均匀密布、间距相同、直径小，具有重量轻、热量少、充电时间短和电荷储存量大的优点。

为了解决以上技术问题，本发明提供一种石墨烯发泡材料,石墨烯发泡材料具有均匀分布的开孔，开孔之间通过有机物壁相连，有机物壁的厚度为0.01-1000nm，开孔的直径为5-10%有机物壁厚度。

本发明进一步限定的技术方案是：有机物壁为PP或PE及有机材料材料。

一种石墨烯物理发泡方法，在由发泡主机、发泡挤出机和复合机构构成的装置中，发泡主机的出料口连接发泡挤出机的进料口，发泡剂出机的挤出口与复合机构相连，发泡挤出机上设有液体助剂填充口和惰性气体充入口，其特征在于，采用如下发泡步骤；

1)物料入料步骤，将石墨烯和PP或PE及有机材料混合后投入发泡主机前端的加料斗中；

2)加热熔融步骤，将发泡主机的十段加热温度段依次加热温度为：80-280℃物料通过加热段后熔融均匀，当主机内的温度达到熔融状态时，将熔融料通过发泡挤出机向外挤出；

3)加压充气步骤，向发泡主机的液体助剂填充口内填充液体助剂，同时向主机的中段充入发泡气体；

4)将熔融体挤出至模具出口处，在模具出口处上下各设有一个整型辊，整型辊的后段还设置多组定型辊，将其按要求定型。

进一步的，液、气体助剂成分为丁烷、二氧化碳、氮气等。

进一步的，发泡气体的充入量为30-90%中段体积。

本发明的有益效果是：该发泡材料采用开孔发泡的方式，开孔的直径小，开孔之间通过有机物均匀相连，使材料的重量更轻便，材料作为电池电极时可以存储大量的电荷，并降低电池充放电的热量，避免出现充电爆炸的安全问题，同时该石墨烯发泡材料使用后可以回收再使用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供的一种石墨烯发泡材料,石墨烯发泡材料具有均匀分布的开孔1，开孔1之间通过有机物壁2相连，有机物壁2的厚度为0.01-1000nm，开孔1的直径为5-10%有机物壁厚度，有机物壁为HD900P材料。

一种石墨烯物理发泡方法，在由发泡主机、发泡挤出机和复合机构构成的装置中，发泡主机的出料口连接发泡挤出机的进料口，发泡剂出机的挤出口与复合机构相连，发泡挤出机上设有液体助剂填充口和惰性气体充入口，其特征在于，采用如下发泡步骤；

1)物料入料步骤，将石墨烯和HD900V混合后投入发泡主机前端的加料斗中；

2)加热熔融步骤，将发泡主机的十段加热温度段依次加热，温度为：物料通过加热段后熔融均匀，当主机内的温度达到熔融状态时，将熔融料通过发泡挤出机向外挤出；

3)加压充气步骤，向发泡主机的液体助剂填充口内填充液体助剂，同时向主机的中段充入发泡气体；

4)将熔融体挤出至模具出口处，在模具出口处上下各设有一个整形辊，整型辊的后段还设置多组定型辊，

液体助剂成分为丁烷、二氧化碳、氮气等。

发泡气体的充入量为30-90%中段体积。

该发泡材料采用开孔发泡的方式，开孔的直径小，开孔之间通过有机物均匀相连，使材料的重量更轻便，材料作为电池电极时可以存储大量的电荷，并降低电池充放电的热量，避免出现充电爆炸的安全问题，同时该石墨烯发泡材料使用后可以回收再使用。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。