[发明专利]一种锂电子电池电极用石墨烯纳米材料复合物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种锂电子电池电极用石墨烯纳米材料复合物及其制备方法，涉及锂电池材料技术领域。本发明先将氧化石墨烯与乙二胺共同反应制得制得改性氧化石墨烯，然后将葡聚糖与羧甲基壳聚糖进行混合，交联，制得微球，其次将微球用高碘酸钾进行氧化处理后与改性氧化石墨烯分散液混合，制得改性微球，最后，将改性微球与锡源水溶液混合后，置于炭化炉中进行碳化，制得锂电子电池电极用石墨烯纳米材料复合物。本发明制备的锂电子电池电极用石墨烯纳米材料复合物具有优异的电化学性能，且在多次重复使用后，仍具有较好的库仑效率。

技术领域

本发明涉及锂电池材料技术领域，具体是一种锂电子电池电极用石墨烯纳米材料复合物及其制备方法。

背景技术

环境污染和能源危机等问题的日益突出，使得可持续发展新能源的开发和低碳社会的建设成为当务之急。锂离子电池作为一种绿色、新型、高能电池备受关注，被广泛应用于便携式电子产品、电动汽车和储能设备等方面。锂离子电池负极材料的性能对整个电池的性能影响很大，负极材料容量和稳定性的提升对整个电池性能的提升至关重要。

二氧化锡作为一种可提供高理论比容量的负极材料，由于在充放电过程中会产生比较大的体积膨胀，不能被直接来制备负极，常在其表面包覆碳材料等缓冲材料来解决这个问题。这一类复合材料的发展受到两方面因素的影响：（1）二氧化锡分子分布均匀程度，直接影响到所制备材料的电性能的好坏；（2）制备过程中所使用药品的安全性、能耗和时间等直接影响了这种材料的绿色性和可行性。因此，寻求一种简单、温和、环保的方法使二氧化锡纳米颗粒均匀分散在另一种缓冲材料表面的制备方法显得尤为重要。

石墨烯特殊的结构使其具备超强的导电性、巨大的比表面积、化学和物理稳定性等特点，在锂离子电池材料应用领域表现出了无限可能，可用来负载二氧化锡纳米颗粒和拉平二氧化锡的体积膨胀。但是传统工艺将二氧化锡负载于石墨烯表面制备的负极材料在多次充放电后，电极材料倍率性能下降明显， 因此需研究一种可重复利用的锂电子电池电极用石墨烯纳米材料复合物。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锂电子电池电极用石墨烯纳米材料复合物及其制备方法，以解决现有技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种锂电子电池电极用石墨烯纳米材料复合物，其特征在于，主要包括以下重量份数的原料组分：10~20份改性氧化石墨烯，20~30份羧甲基壳聚糖和5~12份二氧化锡。

一种锂电子电池电极用石墨烯纳米材料复合物，其特征在于，所述锂电子电池电极用石墨烯纳米材料复合物中还包括以下重量份数的原理组分：5~10份氧化葡聚糖。

作为优化，所述改性氧化石墨烯是由氧化石墨烯与乙二胺共同反应制得。

作为优化，所述氧化葡聚糖是由葡聚糖经高碘酸钾反应制得。

作为优化，所述锂电子电池电极用石墨烯纳米材料复合物主要包括以下重量份数的原料组分：15份改性氧化石墨烯，28份羧甲基壳聚糖，8份二氧化锡和7份氧化葡聚糖。

作为优化，一种锂电子电池电极用石墨烯纳米材料复合物的制备方法，主要包括以下制备步骤：

（1）将羧甲基壳聚糖与葡聚糖混合于盐酸溶液中，并加入混合交联剂交联，制得微球；

（2）将氧化石墨烯分散于水中后，加入氨水和乙二胺，搅拌反应，制得改性氧化石墨烯；

（3）将步骤（1）所得微球经高碘酸钾反应后，制得预处理微球，将预处理微球与步骤（2）所得改性氧化石墨烯分散液混合反应，得改性微球。

（4）将步骤（3）所得改性微球与锡源水溶液按质量比混合反应后，碳化，得锂电子电池电极用石墨烯纳米材料复合物；

（5）对步骤（4）所得锂电子电池电极用石墨烯纳米材料复合物指标分析。