[發明專利]石墨烯/錫單質復合電極片及其制備方法

有效

• 申請號: 201110302809.6
• 申請日: 2011-10-09
• 公開（公告）號: CN103035877A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 周明杰;吳鳳;王要兵
• 申請（專利權）人: 海洋王照明科技股份有限公司;深圳市海洋王照明技術有限公司
• 主分類號: H01M4/13
• 分類號: H01M4/13;H01M4/139
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 何平

【技術領域】

本發明涉及新材料領域，尤其涉及一種石墨烯/錫單質復合電極片及其制備方法。

【背景技術】

自從英國曼徹斯特大學的安德烈·K·海姆(Andre?K.Geim)等在2004年制備出石墨烯材料，由于其獨特的結構和光電性質受到了人們廣泛的重視。單層石墨由于其大的比表面積，優良的導電、導熱性能和低的熱膨脹系數而被認為是理想的材料。石墨烯不但具有較高的嵌鋰容量(理論容量：～700mAh/g，實際容量：400～500mAh/g)，而且充放電循環性能非常好。可在鋰離子電容器和鋰離子電池中用作負極電極材料。

作為鋰離子電池的負極材料，必須具有優異的嵌鋰性能，目前所知道的嵌鋰材料中，純硅因具有最高的理論儲鋰容量(4200mAh/g)，相對較低的嵌鋰電位，充放電過程不易團聚，較其他金屬基材料具有更高的物理穩定性和化學穩定性，目前成為鋰離子電池負極材料領域的研究熱點，但其同樣存在脫鋰之后的體積膨脹效應，導致其不穩定。

因此，綜合各種材料的優點，有目的的將各種材料復合形成復合負極材料，避免各自存在的不足，可能滿足要求。因此將具有高嵌鋰容量的可溶性錫鹽與充放電循環性能較好的石墨烯復合到一起，石墨稀作為緩沖物質，抑制硅的體積膨脹，取石墨烯充放電循環性能好壽命長的優點以及硅的氧化物存儲容量高的特點，擴大其復合材料的應用。

傳統制備電極片的工藝較為復雜，而且加入一定的粘結劑，增大了電極的等效串聯電阻，影響電池的功率密度。

【發明內容】

基于此，有必要提供一種等效串聯電阻較低的石墨烯/錫單質復合電極片及其制備方法。

一種石墨烯/錫單質復合電極片，包括：集流體、沉積在所述集流體表面的石墨烯以及沉積在所述石墨烯表面的錫單質；

所述石墨烯與所述錫單質的質量比為2∶1～4∶1。

優選的，所述集流體為鎳箔、鋁箔、腐蝕鋁箔或泡沫鎳。

一種石墨烯/錫單質復合電極片的制備方法，包括如下步驟：

步驟一、提供或制備氧化石墨；

步驟二、將所述氧化石墨加入到第一醇溶劑中超聲剝離，得到氧化石墨烯的醇溶液；按照所述氧化石墨烯還原得到的石墨烯與錫元素的質量比為2∶1～4∶1，將可溶性錫鹽加入到第二醇溶劑中分散后得到均勻分散的可溶性錫鹽的醇溶液；將可溶性錫鹽的醇溶液加入到所述氧化石墨烯的醇溶液中，分散后得到均勻分散的氧化石墨烯與可溶性錫鹽的混合溶液；

步驟三、向所述氧化石墨烯與可溶性錫鹽的混合溶液中加入電解質，混勻后得到均勻的電解液，再以集流體作為電極，將兩個所述電極平行對稱放入所述電解液中，在兩個所述電極的兩端加入40V～80V的直流電，兩個所述電極的間距為0.5cm～1cm，電泳后取出所述電極晾干后真空干燥，得到氧化石墨烯/錫單質復合電極片；

步驟四、在保護氣體氛圍下，將所述氧化石墨烯/錫單質復合電極片在500℃～800℃下高溫還原，冷卻后取出，得到所述石墨烯/錫單質復合電極片。

優選的，步驟二中，所述第一醇溶劑為乙醇、丙醇或異丙醇；

所述第二醇溶劑為乙醇、丙醇或異丙醇。

優選的，步驟二中，所述可溶性錫鹽為氯化錫、硫酸錫或硝酸錫。

優選的，步驟三中，所述集流體為鎳箔、鋁箔、腐蝕鋁箔或泡沫鎳。

優選的，步驟三中，所述電解質為硝酸鎂、硫酸鎂、硝酸鐵或硝酸鋅。

優選的，步驟三中，所述電解液中所述電解質的質量濃度為0.2mg/mL～0.5mg/mL。

優選的，步驟三中，所述電泳的時間為5min～20min。

優選的，步驟四中，所述保護氣體氛圍中保護氣體為氮氣和惰性氣體中的至少一種；

所述高溫還原的時間為2h～4h。

這種石墨烯/錫單質復合電極片中石墨烯直接沉積在集流體上，錫單質沉積在石墨烯表面，相對于傳統的加入粘接劑的電極片，這種石墨烯/錫單質復合電極片的等效串聯電阻較低，采用這種石墨烯/錫單質復合電極片可以有效地提高電池的功率密度。

【附圖說明】

圖1為實施例1制備的石墨烯/錫單質復合電極片的SEM電鏡圖。

【具體實施方式】

下面結合附圖及實施例對石墨烯/錫單質復合電極片及其制備方法做進一步的解釋說明。

一種石墨烯/錫單質復合電極片，包括：集流體、沉積在所述集流體表面的石墨烯以及沉積在所述石墨烯表面的錫單質。

石墨烯與錫單質的質量比為2∶1～4∶1。

集流體為鎳箔、鋁箔、腐蝕鋁箔或泡沫鎳。