[发明专利]一种多孔石墨烯/人造石墨复合材料及其制备方法、锂离子电池

说明书

本发明提供了一种多孔石墨烯/人造石墨复合材料，包括人造石墨和复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。本发明提供的多孔石墨烯/人造石墨复合材料具有特殊的结构，多孔石墨烯复合在人造石墨表面，而且能够均匀的分散在所述人造石墨表面，得到了多孔石墨烯均匀覆盖和分散的人造石墨复合材料。本发明采用更加简易的制备方式，从人造石墨原料端入手，采用氧化石墨烯、造孔剂及人造石墨前驱体复合进行共碳化还原造孔，最后进行石墨化，形成特殊结构的人造石墨复合材料，简化了制备方法，使用低危害的环境友好型材料，减少对环境的危害，可控性好，环保性强，更加适于工业化推广和应用。

技术领域

本发明属于锂电池负极材料技术领域，涉及一种多孔石墨烯/人造石墨复合材料及其制备方法、锂离子电池，尤其涉及一种锂离子电池用多孔石墨烯复合人造石墨负极材料及其制备方法、锂离子电池。

背景技术

锂离子电池具有工作电压高、比能量高、循环寿命长、重量轻、自放电少、无记忆效应与性能价格比高等优点，已成为高功率电动车辆、人造卫星、航空航天等领域可充式电源的主要选择对象。尤其是在实际应用中，锂离子电池已经成为各类便携式电子设备的理想能源，例如笔记本电脑，手机等。然而随着环境和能源问题的日益严峻，新能源的开发与利用日益受到世界各国的重视，因此，高能量密度的锂离子电池的开发也迫在眉睫，而目前的锂离子电池已经无法满足快速发展的动力设备的要求，需要更高的能量密度、循环寿命以及更低的成本。因此，锂离子电池及其相关材料成为众多厂商和科研人员的研究热点。

特别是，近几年电动汽车等新型电动设备高速发展，进而对锂离子电池的性能也提出了更高的要求，锂离子电池的能量密度主要取决于正负极材料的储锂容量与电压，解决这一问题有两个方向，一、开发高容量、高电位的正极材料；二、开发高容量、低电位的负极材料。所以负极材料同样决定着锂离子电池的性能，是影响锂离子电池性能的关键因素。而现有通用的锂离子电池负极材料就是石墨类材料，但是其理论比容量仅为372mAh/g，而且与电解液相容性不佳，循环稳定性较差，且大电流充放电性能差，不适于快速充放电，制约了其进一步发展，也限制了锂离子电池的能量密度。

现有的改性人造石墨负极材料的制备方法，有包覆改性，氧化改性，掺杂改性及表面沉积金属或金属氧化物，氧化改性只能发生在材料表面，导致材料首次库伦效率低。表面沉积改性，在全电池测试过程中金属离子会极大的破坏电池的整体性能。包覆改性涉及到酚醛树脂、环氧树脂等高分子，很难把握包覆层的厚度。

因此，如何得到一种综合性能更加优异的人造石墨复合材料，使其更适用于锂离子电池负极材料，而且更利于工业化大规模生产，具有重要实际意义，也成为领域内前瞻性研究人员广泛关注的焦点之一。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种多孔石墨烯/人造石墨复合材料及其制备方法、锂离子电池，特别是用于锂离子电池的多孔石墨烯复合人造石墨负极材料，本发明提供的石墨烯改性的人造石墨复合材料，具有高循环寿命、高比容、高倍率以及高首效等优势，在锂离子电池负极领域具有良好的应用前景，而且制备工艺简单，可控性好，适于工业化推广和应用。

本发明提供了一种多孔石墨烯/人造石墨复合材料，包括人造石墨和复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。

优选的，所述人造石墨表面具有多孔结构；

所述多孔石墨烯片层紧密贴合在所述人造石墨的孔洞结构表面，形成多孔石墨烯膜；

所述多孔石墨烯片层的孔结构与其所贴合处的人造石墨表面的孔洞结构相同；

所述多孔石墨烯的片径为0.1～10μm；

所述多孔石墨烯的厚度为2～200nm；

所述多孔石墨烯与人造石墨烯的质量比为(2～14)；