一种磁性导电的石墨烯电池材料及其制备方法技术领域
本发明涉及复合石墨烯材料技术领域，特别涉及一种磁性导电的石墨烯电池材料
及其制备方法。
背景技术
随着人类社会的发展，人们对能源的需求量越来越大，煤、石油、天然气等化石能
源依然是目前能源供应的主体，但化石能源是不可再生能源，化石能源的日益枯竭是人类
社会发展面临的一大挑战。同时这些燃料也是环境污染的主要来源，寻找新型可再生的清
洁能源成为当今世界的主旋律。化学电源替代原始的化石能源能够有效地缓解能源问题及
环境污染问题，其中二次电源的发展有效地推进了化学电源的发展。
锂离子电池是一种二次充电电池，主要依靠锂离子在正极和负极之间移动工作，
在充放电过程中，锂离子在正负两个电极之间往返嵌入和脱嵌。锂电池内部采用螺旋绕制
或叠结构结构，由正极、隔膜、负极、有机电解液、电池外壳组成。电池内充有有机聚合物电
解质溶液。构成整个聚合物锂电充放电循环系统。锂离子电池中正极材料占有较大比例，正
负极材料的质量比为3:1 ～ 4 ：1。锂离子电池正极材料在锂电池中占据核心地位，锂离子
电池正极材料的性能直接影响着锂离子电池的的各项性能指标，锂电池的正极材料的成本
也直接决定电池成本高低。目前商用锂例子电池的正极材料大多为磷酸铁锂、锰酸锂、钴酸
锂，镍钴锰酸锂以及镍钴锰酸锂( 三元材料) 中加入少量锰酸锂。该些材料能量密度高、价
格低廉、安全性优异，特别适用于动力电池的发展。但是这些正极材料的电阻率大、电极材
料利用率低,导致锂电池倍率低、内热高、利用率低。
石墨烯（Graphene）是由碳原子构成的只有一层原子厚度的二维晶体。石墨烯具有
最高的电子传导速度，大约为光速的1/300。目前，对于石墨烯材料在发电和储能领域的研
究主要集中于利用石墨烯作为锂电池和超级电容器的电极材料，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。
因此，开发一种石墨烯用量较少，但同样具有优良电子传导速度的复合材料，以降
低生产成本，实现石墨烯电池的推广应用就显得尤为重要。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种磁性导电的石墨烯电池材料及其制备方
法，通过采用特定原料进行组合，配合相应的生产工艺，得到了这种磁性导电的石墨烯电池
材料，其导电效果优良，且具备超顺磁性，韧性强，整体成本较低，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：
一种磁性导电的石墨烯电池材料，由下列重量份的原料制成：环己烷二甲醇酯25-35
份、EVA树脂20-30份、磷酸三苯酯15-25份、马来酰亚胺10-20份、六偏磷酸钠10-15份、二甲
苯8-12份、乙烯基甲醚8-10份、硼酸锌5-8份、氧化钛4-6份、石墨烯3-5份、玻璃纤维3-5份、
白炭黑2-4份、促进剂D 1-3份、分散剂3-5份、防老剂3-5份。
优选地，所述的分散剂选自脂肪醇聚氧乙烯醚、二甲亚砜、椰油酸二乙醇酰胺、六
甲基磷酸三胺中的一种或几种。
优选地，所述防老剂选自防老剂MBZ、防老剂RD、防老剂NBC、防老剂AW中的一种或
几种。
磁性导电的石墨烯电池材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照重量份称取各原料；
（2）将石墨烯、玻璃纤维、白炭黑加入适量水，研磨3-5小时得到450-550目浆料，喷雾干
燥得到粉状物，喷雾干燥机进风温度为250℃，出风温度180℃；
（3）将粉状物加入硝酸，反应5-15分钟，烘干后送入混炼机中，然后依次加环己烷二甲
醇酯、EVA树脂、磷酸三苯酯、马来酰亚胺、六偏磷酸钠进行混炼25-30min，混炼温度为95-
100℃，再加入二甲苯、乙烯基甲醚、硼酸锌、氧化钛、促进剂D混炼5-10min；
（4）将混炼后的原料加入分散剂、防老剂，并添加20份去离子水，超声处理2.5-3h得到
原料悬浮液，超声处理的频率为25-30KHz，超声处理的功率为1200-1300W；
(5)将超声处理后的原料悬浮液进行干燥，随后投入双螺杆挤出机，在370-390℃的温
度下熔融，过滤后挤出，双螺杆挤出机的转速为180-200rpm，挤出过程中压强为15-18kPa；
（6）挤出后的原料进行冷却，随后进行拉伸，拉伸倍率为3.2-3.5 倍，最后在280℃条件
下热定型，得到磁性导电的石墨烯电池材料。
优选地，所述步骤（5）中过滤具体是用450-500目的尼龙滤膜进行真空抽滤25-
30min，真空压强为15-18kPa。
优选地，所述步骤（6）中拉伸工艺的参数为：热盘温度为75-85℃，热板温度为130-
135℃，拉伸倍率为3.3倍。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
（1）本发明的磁性导电的石墨烯电池材料以环己烷二甲醇酯、EVA树脂、磷酸三苯酯、马
来酰亚胺为主要成分，通过加入六偏磷酸钠、二甲苯、乙烯基甲醚、硼酸锌、氧化钛、石墨烯、
玻璃纤维、白炭黑、促进剂D、分散剂、防老剂，辅以研磨、喷雾干燥、酸化、混炼、超声、挤出、
拉伸、热定型等工艺，使得制备而成的磁性导电的石墨烯电池材料，其导电效果优良，且具
备超顺磁性，韧性强，具有较好的应用前景。
（2）本发明的磁性导电的石墨烯电池材料原料易得、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）称取环己烷二甲醇酯25份、EVA树脂20份、磷酸三苯酯15份、马来酰亚胺10份、六偏
磷酸钠10份、二甲苯8份、乙烯基甲醚8份、硼酸锌5份、氧化钛4份、石墨烯3份、玻璃纤维3份、
白炭黑2份、促进剂D 1份、脂肪醇聚氧乙烯醚3份、防老剂MBZ3份；
（2）将石墨烯、玻璃纤维、白炭黑加入适量水，研磨3小时得到450目浆料，喷雾干燥得到
粉状物，喷雾干燥机进风温度为250℃，出风温度180℃；
（3）将粉状物加入硝酸，反应5分钟，烘干后送入混炼机中，然后依次加环己烷二甲醇
酯、EVA树脂、磷酸三苯酯、马来酰亚胺、六偏磷酸钠进行混炼25min，混炼温度为95℃，再加
入二甲苯、乙烯基甲醚、硼酸锌、氧化钛、促进剂D混炼5min；
（4）将混炼后的原料加入脂肪醇聚氧乙烯醚、防老剂MBZ，并添加20份去离子水，超声处
理2.5h得到原料悬浮液，超声处理的频率为25KHz，超声处理的功率为1200W；
(5)将超声处理后的原料悬浮液进行干燥，随后投入双螺杆挤出机，在370℃的温度下
熔融，过滤后挤出，过滤是用450目的尼龙滤膜进行真空抽滤25min，真空压强为15kPa，双螺
杆挤出机的转速为180rpm，挤出过程中压强为15kPa；
（6）挤出后的原料进行冷却，随后进行拉伸，拉伸工艺的参数为：热盘温度为75℃，热板
温度为130℃，拉伸倍率为3.3倍，最后在280℃条件下热定型，得到磁性导电的石墨烯电池
材料。
制得的磁性导电的石墨烯电池材料测试结果如表1所示。
实施例2
（1）称取环己烷二甲醇酯30份、EVA树脂25份、磷酸三苯酯20份、马来酰亚胺15份、六偏
磷酸钠12份、二甲苯10份、乙烯基甲醚9份、硼酸锌6份、氧化钛5份、石墨烯4份、玻璃纤维4
份、白炭黑3份、促进剂D2份、二甲亚砜4份、防老剂RD4份；
（2）将石墨烯、玻璃纤维、白炭黑加入适量水，研磨4小时得到500目浆料，喷雾干燥得到
粉状物，喷雾干燥机进风温度为250℃，出风温度180℃；
（3）将粉状物加入硝酸，反应10分钟，烘干后送入混炼机中，然后依次加环己烷二甲醇
酯、EVA树脂、磷酸三苯酯、马来酰亚胺、六偏磷酸钠进行混炼28min，混炼温度为98℃，再加
入二甲苯、乙烯基甲醚、硼酸锌、氧化钛、促进剂D混炼7min；
（4）将混炼后的原料加入二甲亚砜、防老剂RD，并添加20份去离子水，超声处理2.8 h得
到原料悬浮液，超声处理的频率为27KHz，超声处理的功率为1250W；
(5)将超声处理后的原料悬浮液进行干燥，随后投入双螺杆挤出机，在375℃的温度下
熔融，过滤后挤出，过滤是用450目的尼龙滤膜进行真空抽滤28min，真空压强为17kPa，双螺
杆挤出机的转速为190rpm，挤出过程中压强为17kPa；
（6）挤出后的原料进行冷却，随后进行拉伸，拉伸工艺的参数为：热盘温度为80℃，热板
温度为133℃，拉伸倍率为3.3倍，最后在280℃条件下热定型，得到磁性导电的石墨烯电池
材料。
制得的磁性导电的石墨烯电池材料测试结果如表1所示。
实施例3
（1）称取环己烷二甲醇酯35份、EVA树脂30份、磷酸三苯酯25份、马来酰亚胺20份、六偏
磷酸钠15份、二甲苯12份、乙烯基甲醚10份、硼酸锌8份、氧化钛6份、石墨烯5份、玻璃纤维5
份、白炭黑4份、促进剂D3份、椰油酸二乙醇酰胺5份、防老剂NBC5份；
（2）将石墨烯、玻璃纤维、白炭黑加入适量水，研磨5小时得到550目浆料，喷雾干燥得到
粉状物，喷雾干燥机进风温度为250℃，出风温度180℃；
（3）将粉状物加入硝酸，反应15分钟，烘干后送入混炼机中，然后依次加环己烷二甲醇
酯、EVA树脂、磷酸三苯酯、马来酰亚胺、六偏磷酸钠进行混炼30min，混炼温度为100℃，再加
入二甲苯、乙烯基甲醚、硼酸锌、氧化钛、促进剂D混炼10min；
（4）将混炼后的原料加入椰油酸二乙醇酰胺、防老剂NBC，并添加20份去离子水，超声处
理3h得到原料悬浮液，超声处理的频率为30KHz，超声处理的功率为1300W；
(5)将超声处理后的原料悬浮液进行干燥，随后投入双螺杆挤出机，在385℃的温度下
熔融，过滤后挤出，过滤是用500目的尼龙滤膜进行真空抽滤30min，真空压强为18kPa，双螺
杆挤出机的转速为200rpm，挤出过程中压强为18kPa；
（6）挤出后的原料进行冷却，随后进行拉伸，拉伸工艺的参数为：热盘温度为85℃，热板
温度为135℃，拉伸倍率为3.3倍，最后在280℃条件下热定型，得到磁性导电的石墨烯电池
材料。
制得的磁性导电的石墨烯电池材料测试结果如表1所示。
实施例4
（1）称取环己烷二甲醇酯25份、EVA树脂30份、磷酸三苯酯15份、马来酰亚胺20份、六偏
磷酸钠10份、二甲苯12份、乙烯基甲醚8份、硼酸锌8份、氧化钛4份、石墨烯5份、玻璃纤维3
份、白炭黑4份、促进剂D 1份、六甲基磷酸三胺5份、防老剂AW3份；
（2）将石墨烯、玻璃纤维、白炭黑加入适量水，研磨5小时得到450目浆料，喷雾干燥得到
粉状物，喷雾干燥机进风温度为250℃，出风温度180℃；
（3）将粉状物加入硝酸，反应15分钟，烘干后送入混炼机中，然后依次加环己烷二甲醇
酯、EVA树脂、磷酸三苯酯、马来酰亚胺、六偏磷酸钠进行混炼25min，混炼温度为100℃，再加
入二甲苯、乙烯基甲醚、硼酸锌、氧化钛、促进剂D混炼5min；
（4）将混炼后的原料加入六甲基磷酸三胺、防老剂AW，并添加20份去离子水，超声处理
3h得到原料悬浮液，超声处理的频率为25KHz，超声处理的功率为1300W；
(5)将超声处理后的原料悬浮液进行干燥，随后投入双螺杆挤出机，在390℃的温度下
熔融，过滤后挤出，过滤是用450目的尼龙滤膜进行真空抽滤30min，真空压强为15kPa，双螺
杆挤出机的转速为200rpm，挤出过程中压强为15kPa；
（6）挤出后的原料进行冷却，随后进行拉伸，拉伸工艺的参数为：热盘温度为85℃，热板
温度为130℃，拉伸倍率为3.3倍，最后在280℃条件下热定型，得到磁性导电的石墨烯电池
材料。
制得的磁性导电的石墨烯电池材料测试结果如表1所示。
对比例1
（1）称取环己烷二甲醇酯25份、EVA树脂20份、磷酸三苯酯15份、六偏磷酸钠10份、二甲
苯8份、乙烯基甲醚8份、硼酸锌5份、氧化钛4份、石墨烯3份、玻璃纤维3份、促进剂D 1份、脂
肪醇聚氧乙烯醚3份、防老剂MBZ 3份；
（2）将石墨烯、玻璃纤维加入适量水，研磨3小时得到450目浆料，喷雾干燥得到粉状物，
喷雾干燥机进风温度为250℃，出风温度180℃；
（3）将粉状物加入硝酸，反应5分钟，烘干后送入混炼机中，然后依次加环己烷二甲醇
酯、EVA树脂、磷酸三苯酯、六偏磷酸钠进行混炼25min，混炼温度为95℃，再加入二甲苯、乙
烯基甲醚、硼酸锌、氧化钛、促进剂D混炼5min；
（4）将混炼后的原料加入脂肪醇聚氧乙烯醚、防老剂MBZ，并添加20份去离子水，超声处
理2.5h得到原料悬浮液，超声处理的频率为25KHz，超声处理的功率为1200W；
(5)将超声处理后的原料悬浮液进行干燥，随后投入双螺杆挤出机，在370℃的温度下
熔融，过滤后挤出，过滤是用450目的尼龙滤膜进行真空抽滤25min，真空压强为15kPa，双螺
杆挤出机的转速为180rpm，挤出过程中压强为15kPa；
（6）挤出后的原料进行冷却，随后进行拉伸，拉伸工艺的参数为：热盘温度为75℃，热板
温度为130℃，拉伸倍率为3.3倍，最后在280℃条件下热定型，得到磁性导电的石墨烯电池
材料。
制得的磁性导电的石墨烯电池材料测试结果如表1所示。
对比例2
（1）称取环己烷二甲醇酯35份、EVA树脂30份、马来酰亚胺20份、六偏磷酸钠15份、二甲
苯12份、乙烯基甲醚10份、硼酸锌8份、氧化钛6份、石墨烯5份、白炭黑4份、促进剂D 3份、椰
油酸二乙醇酰胺5份、防老剂NBC 5份；
（2）将石墨烯、白炭黑加入适量水，研磨5小时得到550目浆料，喷雾干燥得到粉状物，喷
雾干燥机进风温度为250℃，出风温度180℃；
（3）将粉状物加入硝酸，反应15分钟，烘干后送入混炼机中，然后依次加环己烷二甲醇
酯、EVA树脂、马来酰亚胺、六偏磷酸钠进行混炼30min，混炼温度为100℃，再加入二甲苯、乙
烯基甲醚、硼酸锌、氧化钛、促进剂D混炼10min；
（4）将混炼后的原料加入椰油酸二乙醇酰胺、防老剂NBC，并添加20份去离子水，超声处
理3h得到原料悬浮液，超声处理的频率为30KHz，超声处理的功率为1300W；
(5)将超声处理后的原料悬浮液进行干燥，随后投入双螺杆挤出机，在390℃的温度下
熔融，过滤后挤出，过滤是用500目的尼龙滤膜进行真空抽滤30min，真空压强为18kPa，双螺
杆挤出机的转速为200rpm，挤出过程中压强为18kPa；
（6）挤出后的原料进行冷却，随后进行拉伸，拉伸工艺的参数为：热盘温度为85℃，热板
温度为135℃，拉伸倍率为3.3倍，最后在280℃条件下热定型，得到磁性导电的石墨烯电池
材料。
制得的磁性导电的石墨烯电池材料测试结果如表1所示。
将实施例1-4和对比例1-2的磁性导电的石墨烯电池材料分别进行性能测试。
表1
本发明的磁性导电的石墨烯电池材料以环己烷二甲醇酯、EVA树脂、磷酸三苯酯、马来
酰亚胺、六偏磷酸钠、二甲苯、乙烯基甲醚、硼酸锌、氧化钛、石墨烯、玻璃纤维、白炭黑、促进
剂D、分散剂、防老剂为原料，配合研磨、喷雾干燥、酸化、混炼、超声、挤出、拉伸、热定型等工
艺，使得制备而成的磁性导电的石墨烯电池材料导电效果优良，且具备超顺磁性，韧性强，
整体成本较低，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。本发明的磁性导电的石墨烯电
池材料原料易得、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。