[發明專利]一種多孔石墨烯/銀納米粒子復合鋰金屬二次電池負極集流體的制備方法

在審

• 申請號: 201811065901.3
• 申請日: 2018-09-13
• 公開（公告）號: CN109449443A
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: 董彥杰;潘林海;白國梁;王鈞偉;桑大申
• 申請（專利權）人: 安慶師范大學
• 主分類號: H01M4/66
• 分類號: H01M4/66;B82Y30/00
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙) 34124
• 代理人: 王志興

本發明公開了一種多孔石墨烯/銀納米粒子復合鋰金屬二次電池負極集流體的制備方法，所述方法步驟如下：1，將氧化石墨烯在水溶液中分散形成均勻氧化石墨烯溶液。2，將銀納米粒子加入到微/納米微球模板溶液中，在紫外光照射下充分攪拌使銀納米粒子均勻負載于模板微球上。3，將1和2中獲得的溶液進行混合，并于超聲波清洗機內超聲。4，將3中得到的混合溶液進行真空抽濾，得到氧化石墨烯、微/納米模板微球、銀納米粒子復合材料。5，將4中得到的復合材料進行處理，去除微/納米模板微球，得到多孔氧化石墨烯/銀納米粒子材料，最后進行燒結處理，得到所需的多孔石墨烯/銀納米粒子復合材料。該材料可直接用于鋰金屬二次電池負極中。

技術領域

本發明涉及一種鋰金屬電池材料的制備方法，具體涉及一種鋰金屬二次電池負極集流體的制備方法。

背景技術

1.金屬鋰由于其具有高理論容量(3860mA h g^-1)和低電化學勢(-3.04V，相對于標準氫電極)，已成為下一代高比能鋰電池負極的必然選擇。然而，金屬鋰負極在反復的鋰剝離/沉積過程中，表面不受控制的枝晶生長，會造成電池循環壽命短和安全性能差等問題，使得金屬鋰負極的應用受到嚴重阻礙。

2.石墨烯是一種二維晶體，由碳原子按照六邊形進行排布，相互連接，形成一個碳分子，其結構非常穩定。此外，石墨烯是已知的最薄的一種材料，并且具有極高的比表面積、超強的導電性和優異的機械性能，這些優點使其在能源電池方面有很廣泛的應用前景。

3.多孔石墨烯具有很大的比表面積，能夠減少鋰沉積過程中的局部電流密度，這有利于鋰的均勻沉積。銀納米粒子作為鋰金屬負極沉積晶種，能夠有效降低鋰金屬的成核過電位，并引導鋰均勻的沉積，在很大程度上能夠抑制枝晶的產生。

發明內容

1.本發明的目的在于提供一種多孔石墨烯/銀納米粒子復合鋰金屬二次電池負極集流體的制備方法，多孔石墨烯具有更大的比表面積，能夠減少局部電流密度，有利于鋰的均勻沉積。銀納米粒子作為鋰金屬負極沉積晶種，能夠有效降低鋰沉積過程中的過電位，具有良好的鋰親和性。該復合材料用作鋰金屬二次電池負極集流體能夠明顯抑制鋰枝晶的形成，有效提高鋰金屬二次電池的循環壽命。

2.本發明的目的在于提供一種多孔石墨烯/銀納米粒子復合鋰金屬二次電池負極集流體的制備方法，該方法包含如下步驟：

a)將氧化石墨烯在水溶液中分散形成均勻氧化石墨烯溶液。

b)將銀納米粒子加入到微/納米微球模板溶液中，在紫外光照射下充分攪拌使銀納米粒子均勻負載于微球上。

c)將步驟a和步驟b中獲得的溶液混合，并于超聲波清洗機內超聲。

d)將步驟c中得到的混合溶液進行真空抽濾，得到氧化石墨烯、微/納米模板微球、銀納米粒子復合材料。

e)將步驟d中得到的復合材料進行處理，去除微/納米模板微球，得到多孔氧化石墨烯/銀納米粒子材料，最后進行燒結處理，得到所需的多孔石墨烯/銀納米粒子復合材料

3.所述的氧化石墨烯的濃度為0.5-5mg/ml,分散方式為超聲分散，分散時間為10-60min。

4.所述的微/納米模板微球為聚苯乙烯微球和二氧化硅微球中的至少一種。微球的粒徑為300nm-1.7um，微球的質量分數為0.5％-2％。

5.所述的銀納米粒子的加入量為氧化石墨烯的0.1％-0.5％。

6.所述的去除微/納米模板微球的方法為溶劑浸泡和燒結處理。所述溶劑為丙酮、四氫呋喃、甲苯、氟化氫中的至少一種。燒結處理溫度為300-400℃，處理時間為3-6h。

7.所述的氧化石墨烯燒結為石墨烯的處理溫度為800-1000℃，處理時間為3-6h。

8.本發明具有下列特點和有益效果：