[發明專利]一種多孔石墨烯/人造石墨復合材料及其制備方法、鋰離子電池

在審

• 申請號: 202011096243.1
• 申請日: 2020-10-14
• 公開（公告）號: CN114373897A
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 周景艷;馬立軍;任海永;苗力孝;蘇凱民;鞠署元
• 申請（專利權）人: 山東歐鉑新材料有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/583;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 劉樂

本發明提供了一種多孔石墨烯/人造石墨復合材料，包括人造石墨和復合在所述人造石墨表面的多孔石墨烯；所述多孔石墨烯分散在所述人造石墨表面。本發明提供的多孔石墨烯/人造石墨復合材料具有特殊的結構，多孔石墨烯復合在人造石墨表面，而且能夠均勻的分散在所述人造石墨表面，得到了多孔石墨烯均勻覆蓋和分散的人造石墨復合材料。本發明采用更加簡易的制備方式，從人造石墨原料端入手，采用氧化石墨烯、造孔劑及人造石墨前驅體復合進行共碳化還原造孔，最后進行石墨化，形成特殊結構的人造石墨復合材料，簡化了制備方法，使用低危害的環境友好型材料，減少對環境的危害，可控性好，環保性強，更加適于工業化推廣和應用。

技術領域

本發明屬于鋰電池負極材料技術領域，涉及一種多孔石墨烯/人造石墨復合材料及其制備方法、鋰離子電池，尤其涉及一種鋰離子電池用多孔石墨烯復合人造石墨負極材料及其制備方法、鋰離子電池。

背景技術

鋰離子電池具有工作電壓高、比能量高、循環壽命長、重量輕、自放電少、無記憶效應與性能價格比高等優點，已成為高功率電動車輛、人造衛星、航空航天等領域可充式電源的主要選擇對象。尤其是在實際應用中，鋰離子電池已經成為各類便攜式電子設備的理想能源，例如筆記本電腦，手機等。然而隨著環境和能源問題的日益嚴峻，新能源的開發與利用日益受到世界各國的重視，因此，高能量密度的鋰離子電池的開發也迫在眉睫，而目前的鋰離子電池已經無法滿足快速發展的動力設備的要求，需要更高的能量密度、循環壽命以及更低的成本。因此，鋰離子電池及其相關材料成為眾多廠商和科研人員的研究熱點。

特別是，近幾年電動汽車等新型電動設備高速發展，進而對鋰離子電池的性能也提出了更高的要求，鋰離子電池的能量密度主要取決于正負極材料的儲鋰容量與電壓，解決這一問題有兩個方向，一、開發高容量、高電位的正極材料；二、開發高容量、低電位的負極材料。所以負極材料同樣決定著鋰離子電池的性能，是影響鋰離子電池性能的關鍵因素。而現有通用的鋰離子電池負極材料就是石墨類材料，但是其理論比容量僅為372mAh/g，而且與電解液相容性不佳，循環穩定性較差，且大電流充放電性能差，不適于快速充放電，制約了其進一步發展，也限制了鋰離子電池的能量密度。

現有的改性人造石墨負極材料的制備方法，有包覆改性，氧化改性，摻雜改性及表面沉積金屬或金屬氧化物，氧化改性只能發生在材料表面，導致材料首次庫倫效率低。表面沉積改性，在全電池測試過程中金屬離子會極大的破壞電池的整體性能。包覆改性涉及到酚醛樹脂、環氧樹脂等高分子，很難把握包覆層的厚度。

因此，如何得到一種綜合性能更加優異的人造石墨復合材料，使其更適用于鋰離子電池負極材料，而且更利于工業化大規模生產，具有重要實際意義，也成為領域內前瞻性研究人員廣泛關注的焦點之一。

發明內容

有鑒于此，本發明要解決的技術問題在于提供一種多孔石墨烯/人造石墨復合材料及其制備方法、鋰離子電池，特別是用于鋰離子電池的多孔石墨烯復合人造石墨負極材料，本發明提供的石墨烯改性的人造石墨復合材料，具有高循環壽命、高比容、高倍率以及高首效等優勢，在鋰離子電池負極領域具有良好的應用前景，而且制備工藝簡單，可控性好，適于工業化推廣和應用。

本發明提供了一種多孔石墨烯/人造石墨復合材料，包括人造石墨和復合在所述人造石墨表面的多孔石墨烯；

所述多孔石墨烯分散在所述人造石墨表面。

優選的，所述人造石墨表面具有多孔結構；

所述多孔石墨烯片層緊密貼合在所述人造石墨的孔洞結構表面，形成多孔石墨烯膜；

所述多孔石墨烯片層的孔結構與其所貼合處的人造石墨表面的孔洞結構相同；

所述多孔石墨烯的片徑為0.1～10μm；

所述多孔石墨烯的厚度為2～200nm；

所述多孔石墨烯與人造石墨烯的質量比為(2～14)；