[發明專利]一種石墨烯包覆多孔材料的制備方法

有效

• 申請號: 201811119239.5
• 申請日: 2018-09-25
• 公開（公告）號: CN109273719B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 馮金奎;安永靈
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 鄭平

本發明涉及一種石墨烯包覆多孔材料的制備方法，屬于電池技術領域。所述方法包括如下步驟：(1)將氧化石墨烯與AB合金材料混合均勻，備用；所述AB合金材料中，A元素為高熔點、高沸點的金屬元素，B元素為相對于A較低沸點、較低熔點的金屬元素；(2)在真空條件下，對步驟(1)中的氧化石墨烯與AB合金材料加熱保溫，將B元素逐漸脫出的同時，對氧化石墨烯進行原位還原處理，即可得到石墨烯包覆多孔合金復合電極材料。本發明通過真空原位還原的方式將氧化石墨烯還原后均勻地包覆在多孔金屬的表面，實現了石墨烯的包覆和多孔金屬制備的同步進行，可以一步制得由石墨烯包覆的多孔合金復合電極材料，工藝簡單實用，而且成本低。

技術領域

本發明涉及電池技術領域，尤其涉及一種石墨烯包覆多孔材料的制備方法。

背景技術

多孔材料，即材料內部彌散分布著大量的有方向性的或隨機的孔洞，這些孔洞的直徑一般為2μm-3mm。由于對孔洞的設計要求以及對材料的性能影響不同，孔洞可以是泡沫型的、藕狀型的或蜂窩型的等等。多孔材料還可以根據其孔洞的形態分為獨立孔洞型和連續孔洞型兩大類。其中，獨立型的多孔材料具有比重小，剛性高、比強度高、吸振、吸音性能好等特點；連續型的多孔金材料除了具有上述特點之外，還具有浸透性、透氣性好的特點。

由于多孔材料的內部含有孔隙結構，多孔金屬除了擁有金屬材料本身優良的導熱性、導電性、高韌性、易加工、耐腐蝕性等性能外，而且還有大量孔隙結構的存在使其擁有獨特的功能特性，還具有優良的流體通過能力。由于具有上述結構特性，多孔材料在能源、環保、冶金機械、電力電子、生物制藥以及航空航天等領域都有廣泛的應用。

在新能源領域，一些多孔材料由于能提供較高的比容量，有望能夠大幅度提高電池的能量密度。然而，由于在充放電過程中體積變化太大，純相的多孔材料被證明不適用于制作電極。研究發現將這些多孔材料與碳材料進行復合后，能夠顯著改善其循環穩定性。另外，由于多孔材料的孔結構能夠緩沖其體積變化，因此材料的孔隙率也對循環性能有極大的影響。制備高度分散且具有合適孔隙率的多孔復合材料是保證其循環穩定性的關鍵。專利CN108232160A報道了一種制備多孔金屬-碳復合物的方法，首先該方法適用于金屬，不具有廣譜性，其次該方法需要高速球磨，并需要通入氬氣，制備過程復雜。因此，開發一種低成本、綠色環保、結構可控穩定的多孔材料的制備方法具有十分重要的意義。

發明內容

針對上述現有技術中存在的問題，本發明旨在提供一種石墨烯包覆多孔材料的制備方法。本發明通過真空原位還原的方式將氧化石墨烯還原后均勻地包覆在多孔金屬的表面，實現了石墨烯的包覆和多孔金屬制備的同步進行，可以一步制得由石墨烯包覆的多孔材料，工藝簡單實用，而且成本低，極具應用前景。

本發明的目的之一是提供一種石墨烯包覆多孔材料的制備方法。

本發明的目的之二是提供一種電池。

本發明的目的之三是提供石墨烯包覆多孔材料、石墨烯包覆多孔材料電極的應用。

為實現上述發明目的，本發明公開了下述技術方案：

首先，本發明公開了一種石墨烯包覆多孔材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)將氧化石墨烯與AB合金材料混合均勻，備用；所述AB合金材料中，A元素為高熔點、高沸點的金屬元素，B元素為相對于A元素較低沸點、較低熔點的金屬元素；

(2)在真空條件下，對步驟(1)中的氧化石墨烯與AB合金材料加熱保溫，將B元素逐漸脫出的同時，對氧化石墨烯進行原位還原處理，即可得到石墨烯包覆多孔材料。

步驟(1)中，所述AB合金材料中，A元素包括鐵、鉻、錳、鋁、銅、鈷、鎳、銻、錫、鉍、鈦、釩、鈮、鎢、鉬、硅、硼、鍺中的一種或兩種以上的混合物。

優選的，所述A包括鋁、銅、硅、鍺、銻、錫、鉍、鈦、釩、鈮中的一種或兩種以上的混合物。