[发明专利]一种快离子导体包覆的石墨复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种快离子导体包覆的石墨复合材料，其特征在于，

所述的石墨复合材料包括内核和包覆所述的内核的外壳；

其中，所述的内核为石墨；

所述的外壳为双层结构，内层为第一包覆层，含有快离子导体；外层为第二包覆层，是含氮无定形碳。

2.根据权利要求1所述的石墨复合材料，其特征在于，

所述的内核：第一包覆层：第二包覆层的质量比为90-98：1-5：1-5。

3.根据权利要求1所述的石墨复合材料，其特征在于，

所述的第一包覆层的厚度为0.5-2μm，第二包覆层厚度为0.1-0.5μm。

4.根据权利要求1所述的石墨复合材料，其特征在于，

所述的第一包覆层的组成为：80-90wt％快离子导体，1-5wt％石墨烯，其余为无定形碳。

5.根据权利要求1所述的石墨复合材料，其特征在于，

所述的快离子导体为LiAlSiO₄、LiNbO₃、Li₇La₃Zr₂O₁₂、Li_0.5La_0.5TiO₃、Li_1.4Al_0.4Ti_1.6(PO₄)₃中的一种。

6.权利要求1所述的石墨复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将快离子导体、氧化石墨烯N-甲基吡咯烷酮导电液均匀分散到有机溶剂中后，在100-200℃、1-5Mpa的条件下，反应1-6h，过滤，真空干燥，得到包覆材料A；

(2)将所述的包覆材料A通过粒子注入法，植入到人造石墨表面，得到材料B；

(3)向偶联剂溶液中加入导电聚合物、1-10wt％盐酸溶液，混合均匀后，加入所述的材料B，分散均匀后，添加有机熔剂稀释，喷雾干燥、粉碎、炭化处理、粉碎、分级，得所述的石墨复合材料。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，

所述的步骤(1)中，有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮、四氯化碳、环己烷、二甲苯、四氢呋喃中的一种；

所述的步骤(2)中，在氩气、氧气、氮气和氨气中的至少一种气氛下进行；

所述的步骤(3)中，偶联剂为(3-氨丙基)三甲氧基硅烷、(3-氨丙基)三乙氧基硅烷、(3-氨丙基)二甲氧基甲基硅烷、(3-氨丙基)二乙氧基甲基硅烷、N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷、N-甲基氨丙基三乙氧基硅烷中的一种；

导电聚合物为聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯中的一种。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，

所述的步骤(1)中，快离子导体、有机溶剂的质量体积比为100g：500-1000ml；

所述的步骤(2)中，在氧气或氨气的气氛下进行，

所述的步骤(3)中，偶联剂、导电聚合物、材料B的质量比为0.5-2：1-10：100。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，

所述的步骤(1)中，氧化石墨烯N-甲基吡咯烷酮导电液中氧化石墨烯的质量分数为1-5wt％；

所述的步骤(2)中，气体流量为10-100sccm，气压2×10^-4-5×10^-4Pa，时间1-60min；

所述的步骤(3)中，偶联剂溶液中溶质和有机溶剂的质量比为1-5:100；

碳化温度为800-1200℃，时间为1-6h。

10.一种快离子导体包覆的石墨复合材料，其特征在于，所述的石墨复合材料采用权利要求6-9任一项所述的制备方法制备而成。