[发明专利]硼烯和石墨烯复合气凝胶电极片的制备方法及制备容器

说明书

本发明提供一种硼烯和石墨烯复合气凝胶电极片的制备方法及制备容器，包括：制备硼烯粉末；利用硼烯粉末和氧化石墨烯溶液制备硼烯和石墨烯复合的气凝胶电极片。解决了硼烯失去金属基底支撑后的结构不稳定性问题并充分利用其性质，将硼烯与石墨烯结合形成异质结，制备出硼烯/石墨烯异质结气凝胶电极片，将其应用在锂离子电池负极；制备出的气凝胶电极片具有优良的导电性，在电池中不需要额外的集电极，并且合成的硼烯/石墨烯气凝胶电极片具有较大的比容量，比不添加硼烯的石墨烯骨架提高39％。同时，该气凝胶电极片的高倍率充放电性能较好。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种硼烯和石墨烯复合气凝胶电极片的制备方法及制备容器。

背景技术

锂离子电池是一种典型的能实现化学能和电能转换的储能装置，因其高工作电压和低重量而备受关注，可实现的能量密度远高于其他电池技术，目前石墨负极材料的性能逐渐接近理论值，新型负极材料的产业化蓄势待发，未来锂离子电池的发展方向之一是提升负极材料的性能。由于其独特的结构和电子特性，硼烯已成为最新的非常有前途的二维材料，硼烯材料由于硼的原子质量很小，并且其表面活性很高以及硼本身缺电子的特性，使得金属在其表面的吸附具有较大的吸附能与超高的理论容量，从而使得硼烯材料作为锂离子电池负极具有超高比容量。

但是，由于硼烯材料具有多种多样的结构，无硼空位缺陷的硼烯由于表面活性太高，硼烯结构大多为金属态并且脱离金属基底的硼烯结构不稳定，极大地制约了硼烯在锂离子电池负极中的应用。

发明内容

本发明提供一种硼烯和石墨烯复合气凝胶电极片的制备方法及制备容器，用以解决现有技术中硼烯结构大多为金属态且脱离金属基底的硼烯结构不稳定而极大制约了硼烯在锂离子电池负极中应用的缺陷，制备硼烯/石墨烯复合气凝胶，应用于锂离子电池负极，实现了硼烯的规模应用。

本发明提供一种硼烯和石墨烯复合气凝胶电极片的制备方法，包括：

制备硼烯粉末；

利用硼烯粉末和氧化石墨烯溶液制备硼烯和石墨烯复合的气凝胶电极片。

根据本发明提供的一种硼烯和石墨烯复合气凝胶电极片的制备方法，所述制备硼烯粉末包括：

配制硼粉与银纳米线的混合溶液；

使混合溶液中的颗粒物质发生相变，生成分散液；

对分散液进行初级离心，获取分散液的初级上清液；

对初级上清液进行二级离心，去除初级上清液的上清液，获取剩余固体物质；

对剩余固体物质进行冷却干燥，得出硼烯粉末。

根据本发明提供的一种硼烯和石墨烯复合气凝胶电极片的制备方法，所述使混合溶液中的颗粒物质发生相变，生成分散液，包括：

利用超声波对混合溶液进行水浴分散；

利用共振球磨机使水浴分散后的混合溶液中的颗粒物质发生相变，生成分散液。

根据本发明提供的一种硼烯和石墨烯复合气凝胶电极片的制备方法，所述共振球磨机中设置有多种尺寸的研磨介质。

根据本发明提供的一种硼烯和石墨烯复合气凝胶电极片的制备方法，利用硼烯粉末和氧化石墨烯溶液制备硼烯和石墨烯复合的气凝胶电极片包括：

配制硼烯、氧化石墨烯、还原剂、结构增强剂的混合液；

将混合液注入到制备容器内，将制备容器放置在高压反应釜中使混合液进行水热反应，生成水凝胶；

对水凝胶进行冷冻干燥；

对冷冻干燥后的水凝胶进行退火处理，生成硼烯和石墨烯的复合气凝胶。