新型石墨烯/碳纳米管复合材料

所属技术领域

（ 2 ）1.高端装备制造  2.新材料  3.新一代信息技术  4.新能源及新能源汽车  5.现代农业  6.生物医药及健康  7.化工  8.食品加工  9.纺织服装  10.现代服务业  11.节能环保  12.其他

拥有自主知识

产权形式

（ 2 ）1.PCT专利  2.发明专利  3.实用新型专利 4.植物新品种  5.国家新药   6.软件著作权   7. 集成电路布图设计专用权  

成果

负责人

姓 名

马志华

联系电话

15036600106

邮箱

xxmazh@163.com

成果

简介

（主要技术特征和创新点，500——800字）

1 成果介绍：

本项目针对石墨烯基材料的研究现状和存在问题，通过构建石墨烯/碳纳米管复合结构，并以其为基础组装了电化学电容器，对其形貌结构与电化学表现之间的构效关系进行了深入的研究。实验结果表明，碳纳米管的加入有效减少了石墨烯不必要的堆叠及团聚，显著提高了材料的比表面积。同时构建得到了三维导电网络结构，有效提高了材料的导电性能及电容器容量。

(1) 高容量：0.1 A/g的电流密度下容量达到了230.6 F/g；

(2) 大功率性能：室温下0.5A/g 的电流密度下其放电比容量达到212.7 F/g ；

(3) 充放电能力：2000次循环后，容量衰减不明显。

2 成果研发所处阶段：

该产品目前已完成实验室小试阶段的研究。项目组拥有新型储能材料的制备及应用相关发明专利1项，目前在布局的相关专利2项，项目技术成熟度较高。

3  已突破的关键(核心)技术：

通过简单的水热及气相沉积的方法，在具有大比表面积的石墨烯/裂解炭复合凝胶的表面均匀沉积了多壁碳纳米管结构。得到的材料保持了较为理想的三维多孔结构，同时碳纳米管在凝胶表面分布均匀。经过高压压片处理实验发现，空白样品的凝胶中的孔道结构非常容易被破坏，这不仅减小了材料的比表面积，损失了能量储存的活性位点，同时大量的孔道结构被破坏，使载流子传输通道受到影响，导致材料电容性能的不佳。在凝胶结构表面沉积碳纳米管后，一方面碳纳米管能对凝胶结构起到支撑和保护的作用，有效的减少高压处理过程对结构产生的破坏，得到了更高的比表面积保持率，和丰富的孔道结构，为材料电容性能的改善提供了基础；另一方面，碳纳米管的引入在凝胶结构中构建了独特的三维导电网络结构，显著提高了材料的导电性能。

项目成熟度

中试

应用范围及应用前景

随着科学技术的不断发展，生态环境问题日益加重，新型绿色清洁能源越来越受到人们的关注。超级电容器，也称为电化学电容器，以其高功率密度、长久使用寿命及绿色无污染的特点得到了广泛的认可。石墨烯是一种由碳原子经过sp2杂化组成的单层原子层，表现出了很高的比表面积，优异的导电性和导热性能，是一种理想的超级电容器电极材料。经过多年研究，石墨烯基超级电容器已经取得了长足的进展，然而在规模化生产、电容器容量提高等方面仍面临巨大的挑战。化学氧化剥离还原的方法是目前最有望实现规模化生产的制备方法，然而在制备过程中石墨烯片层容易发生重新堆叠、团聚，并最终影响其性能的发挥。

本项目针对石墨烯基材料的研究现状和存在问题，通过构建石墨烯/碳纳米管复合结构，并以其为基础组装了电化学电容器，对其形貌结构与电化学表现之间的构效关系进行了深入的研究。实验结果表明，碳纳米管的加入有效减少了石墨烯不必要的堆叠及团聚，显著提高了材料的比表面积。同时构建得到了三维导电网络结构，有效提高了材料的导电性能及电容器容量。

拟转化方式

（  4 ）1.自行转化  2.对外转让  3.许可他人使用  4.合作共同开发 5.作价投资  6.其他

转化所需条件（包括资金、场地、设备等）

本项目计划在新乡学院所在地或者揭榜单位所在地建设50吨/年规模负极材料生产线。项目分两期完成，第一期石墨烯/碳纳米管10吨/年的规模生产线，投资500万元，建设期约8个月。第二条生产线建设投资预计500万元，视前期建设与运营情况决定建设时间。

该项目拟以发榜方技术和部分资金入股，其中技术入股400万元，资金现金入股100万元，投资方提供现金500万元入股。所有资金将用于租借或购置项目场地及厂房，相关产品的生产及后处理装置等。

项目所获得收益年终根据股份进行分取或继续转入项目投入资金，项目所开发的成果由双方共同拥有。因出现在现有技术水平和条件下难以克服的技术困难，导致研究开发失败或部分失败，并造成一方或双方损失的，双方以各自投入承担风险。

成果材料（如专利证书、实物照片、视频等）

其他需要说明的内容