[发明专利]一种各向同性石墨/石墨烯复合微球负极材料的制备方法

摘要

本发明提供一种以无烟煤为原料的各向同性石墨/石墨烯复合微球负极材料及其制备方法。所得的复合微球负极材料是将石墨化无烟煤得到的石墨微晶和石墨烯薄片粘接形成直径在10‑20微米的微球。具体步骤是将无烟煤经粉碎、除杂、高温石墨化、氧化插层、喷雾造粒处理后得到。石墨微晶在复合材料微球呈无规则排列，使得复合微球在整体上表现出各向同性的特征，一方面解决了传统石墨负极材料因石墨片横卧对锂离子扩散的阻碍，另一方面可以有效解决因锂离子扩散不均匀引起的过充、放电问题。石墨烯在复合微球内部形成连续的导电网络，既有利于电解液的渗入，也有利于提升复合材料的锂离子扩散系数，改善其倍率性能，极具商业推广价值。

主权项

一种各向同性石墨/石墨烯复合微球负极材料的制备方法，其特征在于，将含碳量大于97％无烟煤进行机械粉碎所得无烟煤颗粒平均粒径在3微米以下的无烟煤微粉加入5mol/L的混酸，所述的混酸为质量分数为30%的盐酸与质量分数为65%的硝酸等摩尔比进行混合得到的，加热至80℃，搅拌反应5小时，过滤、洗涤至中性干燥后得到无烟煤微粉；过滤干燥后的无烟煤微粉在石墨化炉中2800℃烧结8小时，随炉冷却得到石墨化无烟煤微粉；冰浴中将石墨化无烟煤微粉置于强酸溶液中，依次加入NaNO3、KMnO4、质量分数为30%的H2O2，洗涤至中性后进行超声得到氧化石墨烯溶液，所述的强酸溶液为质量分数为30%的盐酸与质量分数为98%的浓硫酸以质量比为1：30的混合物；NaNO3、KMnO4、质量分数为30%的H2O2的质量比为1：5：20；将质量分数为83%石墨化无烟煤微粉与水、质量分数为0.01%消泡剂、质量分数为10％氧化石墨烯溶液、质量分数为5%聚乙烯醇混合，行星球磨8小时得到固含量30%浆料，浆料经喷雾造粒后在管式炉中在氩氢气气氛以及1000℃下烧结5小时，随炉冷却后过300目筛，即得到各向同性石墨/石墨烯复合微球负极材料。