[發(fā)明專利]球狀納米硅石墨烯復(fù)合制備鋰電池負(fù)極材料及制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510969123.0
• 申請日: 2015-12-19
• 公開（公告）號: CN105514379A
• 公開（公告）日: 2016-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 江永斌
• 申請（專利權(quán)）人: 臺州市金博超導(dǎo)納米材料科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/587;H01M10/0525
• 代理公司: 臺州藍(lán)天知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33229
• 代理人: 苑新民

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰電池技術(shù)領(lǐng)域，特指一種球狀納米硅石墨烯復(fù)合制備鋰電池 負(fù)極材料及制備方法。

背景技術(shù)

目前，有一種石墨烯納米金屬導(dǎo)電高分子聚合物層疊結(jié)構(gòu)復(fù)合鋰電池負(fù)極 及其制備方法，是用石墨烯平直片、片狀納米金屬或片狀納米金屬合金之間填 充有導(dǎo)電高分子聚合物制成的復(fù)合鋰電池負(fù)極材料，其不足之處在于：因為石 墨烯平直片、片狀納米金屬或片狀納米金屬合金之間是片與片之間的疊層復(fù)合 結(jié)構(gòu)，無法形成多維疊層理想間隙能，造成鋰離子在鋰電池負(fù)極中無太大空間 遷移穿梭、嵌入與脫出的缺點，嚴(yán)重影響鋰離子電池的高容量的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種球狀納米硅石墨烯復(fù)合制備鋰電池負(fù)極材料及制 備方法。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：

球狀納米硅石墨烯復(fù)合制備鋰電池負(fù)極材料，以重量百分比為3—35％的氣 相法制備的球狀的納米金屬或球狀的納米金屬合金與65—97％的石墨烯平直片、 0.1—15％的導(dǎo)電高分子聚合物、0.1—15％的水溶性粘連劑通過攪拌乳化得到疊 層多維間隙復(fù)合的鋰電池負(fù)極材料。

上述納米級金屬或納米級金屬合金的顆粒直徑為30—300nm、外形為類球 狀。

上述石墨烯平直片是用機械球磨剝離設(shè)備制備的非氧化石墨烯平直片，石 墨烯平直片的厚度為0.37—5nm，平均長度為100—5000nm。

上述導(dǎo)電高分子聚合物為聚吡咯或聚苯胺。

上述水溶性粘連劑為丁苯橡膠或開姆洛克。

上述攪拌乳化是用通過智能控制機械攪拌機和間歇式和高剪切式乳化設(shè)備 實現(xiàn)的。

上述納米級金屬或納米級金屬合金的顆粒直徑為50—120nm，石墨烯平直片 的厚度為0.37—1.2nm，平均長度為100—200nm。

上述納米金屬合金包含有氣相法制備的球狀的硅、銀、錫、銅、鋁、鉛、 鉻、錳之一種以上的納米級金屬材料。

上述石墨烯為2—15層的小多層石墨烯。

上述的球狀納米硅石墨烯復(fù)合制備鋰電池負(fù)極材料的制備方法，將稱量的 氣相法制備的納米級金屬或納米級金屬合金與石墨烯平直片摻入導(dǎo)電高分子聚 合物先通過高速乳化機乳化后，再移入分散機內(nèi)并添加水溶性粘連劑后通過分 散機分散后得到鋰電池負(fù)極材料。

本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)突出且有益的技術(shù)效果是：

1、本發(fā)明以球狀的金屬顆粒與石墨烯平直片復(fù)合形成疊層多維空間的鋰電 池負(fù)極材料，由于球狀的金屬顆粒的作用，復(fù)合后大幅度提高金屬顆粒與石墨 烯平直片之間的間隙、易于鋰離子在間隙中遷移穿梭，過程中的嵌入與脫出， 大大提高鋰離子的充放電比容量，循環(huán)充電壽命2000次以上。

2、利用本發(fā)明制作的鋰電池的技術(shù)性能大大優(yōu)于目前采用石墨烯平直片與 納米級片狀金屬材料復(fù)合形成的鋰電池負(fù)極材料，首次充電比容量可達(dá) 2200mah/g，放電比容量可達(dá)2200mah/g，300次循環(huán)后容量可達(dá)93.8％，使用壽 命可達(dá)2000次以上，是一種理想的鋰電池負(fù)極材料。

3、本發(fā)明適用于制備鋰電池負(fù)極。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的鋰電池負(fù)極材料的納米金屬與石墨烯平直片的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖以具體實施例對本發(fā)明作進一步描述，參見圖1：

球狀納米硅石墨烯復(fù)合制備鋰電池負(fù)極材料，以重量百分比為3—35％的氣 相法制備的球狀的納米金屬10或球狀的納米金屬合金與65—97％的石墨烯平直 片20、0.1—15％的導(dǎo)電高分子聚合物、0.1—15％的水溶性粘連劑通過攪拌乳化 得到疊層多維間隙復(fù)合的鋰電池負(fù)極材料。

上述納米金屬10或納米金屬合金的顆粒直徑為30—300nm、外形為類球狀、 純度為99.95％以上。

上述石墨烯平直片20是用機械球磨剝離設(shè)備制備的非氧化石墨烯平直片， 石墨烯平直片的厚度為0.37—5nm，平均長度為100—5000nm。

上述導(dǎo)電高分子聚合物為聚吡咯或聚苯胺。

上述水溶性粘連劑為丁苯橡膠或開姆洛克。

上述攪拌乳化是用通過智能控制機械攪拌機和間歇式和高剪切式乳化設(shè)備 實現(xiàn)的。