[发明专利]石墨烯及其制备方法，含有石墨烯的正极和电池

权利要求书

1.一种石墨烯，所述石墨烯由单层或者多层石墨烯结构单元组成，其特征在于：所述石墨烯具有孔状结构，孔径分布范围为2-10nm。

2.根据权利要求1所述的石墨烯，其特征在于：所述石墨烯的平均孔径范围为3-5nm。

3.根据权利要求1所述的石墨烯，其特征在于：所述石墨烯的尺寸范围为200-1000nm。

4.根据权利要求1所述的石墨烯，其特征在于：所述石墨烯的比表面积为300-2000m2/g。

5.一种正极，所述正极包括正极材料，所述正极材料包括正极活性物质和正极导电剂，所述正极导电剂包括如权利要求1-4中任意一项所述的石墨烯。

6.一种电池，包括正极、负极以及设置在所述正极和负极之间的电解液，所述正极包括正极材料，所述正极材料包括正极活性物质和正极导电剂，所述正极导电剂包括如权利要求1-4中任意一项所述的石墨烯。

7.根据权利要求6所述的电池，其特征在于：所述正极导电剂占所述正极材料的质量百分含量范围为2％-15％。

8.根据权利要求6所述的电池，其特征在于：所述正极活性物质在所述正极材料的质量百分含量范围为80-90％。

9.根据权利要求6所述的电池，其特征在于：所述正极活性物质能够可逆脱出-嵌入第一金属离子，所述第一金属离子选自锂离子、钠离子或镁离子；所述电解液包括电解质以及溶剂水；所述电解质至少能够电离出所述第一金属离子和第二金属离子；所述第一金属离子在充放电过程中在所述正极能够可逆脱出-嵌入；所述第二金属离子在充电过程中在所述负极还原沉积为第二金属，所述第二金属在放电过程中氧化溶解为第二金属离子；所述第二金属离子选自锰离子、铁离子、铜离子、锌离子、铬离子、镍离子、锡离子或铅离子；所述电解质的阴离子包括硫酸根离子、氯离子、醋酸根离子、硝酸根离子，甲酸根离子和烷基磺酸根离子中的一种或几种；所述电解液的pH值为2-8；所述电池还包括位于正极和负极之间的隔膜。

10.一种如权利要求1所述的石墨烯的制备方法，所述石墨烯通过化学气相沉积法制备，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

步骤一：通过化学气相沉积使碳源气体在具有多孔结构的催化剂上生长石墨烯形成石墨烯/催化剂复合结构；所述催化剂选自氧化镁、氧化锌、氧化铜或氧化铝；

步骤二：通过刻蚀去除复合结构中的催化剂，得到所述石墨烯。

11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于：在所述步骤一中，化学气相沉积反应器在惰性气体氛围下加热，达到预设温度后，将所述催化剂放入所述化学气相沉积反应器中，并向所述化学气相沉积反应器中通入碳源气体。

12.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于：所述预设温度范围为820-875℃。

13.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于：所述碳源气体流量为500-1000毫升/分，所述通入时间为5-30分。

14.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于：所述碳源气体为乙炔、乙烯或甲烷。

15.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于：在所述步骤二中，将所述石墨烯/催化剂复合结构放入盐酸中进行刻蚀以去除所述催化剂。