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
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]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)】
[0002]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)極中無太大空間迀移穿梭、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】

[0003]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。
[0004]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:
[0005]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。
[0006]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。
[0007]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—5000nmo
[0008]上述導(dǎo)電高分子聚合物為聚吡咯或聚苯胺。
[0009]上述水溶性粘連劑為丁苯橡膠或開姆洛克。
[0010]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。
[0011]上述納米級金屬或納米級金屬合金的顆粒直徑為50—120nm，石墨稀平直片的厚度為0.37—1.2nm，平均長度為100—200nm。
[0012]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。
[0013]上述石墨烯為2—15層的小多層石墨烯。
[0014]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稀平直片摻入導(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。
[0015]本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)突出且有益的技術(shù)效果是:
[0016]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迀移穿梭，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。
[0017]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2200mah/g，放電比容量可達2200mah/g，300次循環(huán)后容量可達93.8%,使用壽命可達2000次以上，是一種理想的鋰電池負(fù)極材料。
[0018]3、本發(fā)明適用于制備鋰電池負(fù)極。
【附圖說明】
[0019]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】
[0020]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:
[0021]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。
[0022]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。
[0023]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—5000nmo
[0024]上述導(dǎo)電高分子聚合物為聚吡咯或聚苯胺。
[0025]上述水溶性粘連劑為丁苯橡膠或開姆洛克。
[0026]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。
[0027]上述納米級金屬或納米級金屬合金的顆粒直徑為50—120nm，石墨稀平直片的厚度為0.37—1.2nm，平均長度為100—200nm。
[0028]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。
[0029]上述石墨烯為2—15層的小多層石墨烯。
[0030]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稀平直片摻入導(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。
[0031]本發(fā)明以球狀的納米級金屬或納米級金屬合金與石墨烯平直片復(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30、易于鋰離子在間隙中迀移穿梭，過程中的嵌入與脫出，大大提高鋰離子的充放電比容量，使用壽命可達2000次以上，是一種理想的鋰電池負(fù)極材料。
[0032]上述實施例僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非依此限制本發(fā)明的保護范圍，故:凡依本發(fā)明的結(jié)構(gòu)、形狀、原理所做的等效變化，均應(yīng)涵蓋于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.球狀納米硅石墨烯復(fù)合制備鋰電池負(fù)極材料，其特征在于: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%的石墨稀平直片、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。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球狀納米硅石墨烯復(fù)合制備鋰電池負(fù)極材料，其特征在于:所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。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球狀納米硅石墨烯復(fù)合制備鋰電池負(fù)極材料，其特征在于:所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。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球狀納米硅石墨烯復(fù)合制備鋰電池負(fù)極材料，其特征在于:所述導(dǎo)電高分子聚合物為聚吡咯或聚苯胺。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球狀納米硅石墨烯復(fù)合制備鋰電池負(fù)極材料，其特征在于:所述水溶性粘連劑為丁苯橡膠或開姆洛克。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球狀納米硅石墨烯復(fù)合制備鋰電池負(fù)極材料，其特征在于:所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。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球狀納米硅石墨烯復(fù)合制備鋰電池負(fù)極材料，其特征在于:所述納米級金屬或納米級金屬合金的顆粒直徑為50—120nm，石墨稀平直片的厚度為0.37—1.2nm，平均長度為 100—200nm。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球狀納米硅石墨烯復(fù)合制備鋰電池負(fù)極材料，其特征在于:所述的納米金屬為納米級的娃、銀、錫、銅、招、鉛、絡(luò)、猛之一，所述的納米金屬合金為納米級的錫銅銀合金或銅鎳合金或銅猛合金。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球狀納米硅石墨烯復(fù)合制備鋰電池負(fù)極材料，其特征在于:所述石墨稀為2—15層的小多層石墨稀。10.如權(quán)利要求1一9任一項所述的球狀納米娃石墨稀復(fù)合制備鋰電池負(fù)極材料的制備方法，其特征在于: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分散機乳化后，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。
【專利摘要】本發(fā)明屬于鋰電池技術(shù)領(lǐng)域，涉及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，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高純的納米級金屬或球狀高純的納米級金屬合金與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，制備方法是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復(fù)合成鋰電池負(fù)極材料，優(yōu)點是：用其制成的鋰電池負(fù)極的間隙能大，循環(huán)壽命達2000次以上，適用于制備鋰電池負(fù)極。
【IPC分類】H01M4/36, H01M4/587, H01M4/38, H01M10/0525
【公開號】CN105514379
【申請?zhí)枴緾N201510969123
【發(fā)明人】江永斌
【申請人】臺州市金博超導(dǎo)納米材料科技有限公司
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年12月19日