[发明专利]石墨烯/锡氧化物复合电极片及其制备方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及新材料领域，尤其涉及一种石墨烯/锡氧化物复合电极片及其制备方法。

【背景技术】

自从英国曼彻斯特大学的安德烈·K·海姆(Andre K.Geim)等在2004年制备出石墨烯材料，由于其独特的结构和光电性质受到了人们广泛的重视。单层石墨由于其大的比表面积，优良的导电、导热性能和低的热膨胀系数而被认为是理想的材料。石墨烯不但具有较高的嵌锂容量(理论容量：～700mAh/g，实际容量：400～500mAh/g)，而且充放电循环性能非常好。可在锂离子电容器和锂离子电池中用作负极电极材料。

商品化的锂离子电池负极材料大多数采用石墨材料，这类材料存在明显的缺点：析出锂枝晶；首次充放电效率较低；与电解液发生作用；存在电压滞后。锡氧化物因其低嵌锂电压、高比容量：其中SnO(理论容量为：875mAh/g)和SnO₂(理论容量为：783mAh/g)而倍受青睐，而且它们的资源丰富，价格便宜，无污染，有望取代碳材料成为锂离子电池负极。锡基氧化物具有较高容量，但由于反复充放电而导致的体积膨胀使得其循环稳定性不好。

因此，综合各种材料的优点，有目的的将各种材料复合形成复合负极材料，避免各自存在的不足，可能满足要求。因此将具有高嵌锂容量的氧化亚锡纳米花与充放电循环性能较好的石墨烯复合到一起，石墨稀作为缓冲物质，抑制锡的氧化物的体积膨胀，取石墨烯充放电循环性能好寿命长的优点以及锡的氧化物存储容量高的特点，扩大其复合材料的应用。

传统制备电极片的工艺较为复杂，而且加入一定的粘结剂，增大了电极的等效串联电阻，影响电池的功率密度。

【发明内容】

基于此，有必要提供一种等效串联电阻较低的石墨烯/锡氧化物复合电极片及其制备方法。

一种石墨烯/锡氧化物复合电极片，包括：集流体、沉积在所述集流体表面的石墨烯以及锡氧化物，所述锡氧化物分散在所述石墨烯的片层结构上；

所述石墨烯与所述锡氧化物的质量比为1∶1～9∶1。

优选的，所述锡氧化物为氧化亚锡、氧化锡或锡基复合氧化物。

优选的，所述锡氧化物的粒径为100nm～300nm。

一种石墨烯/锡氧化物复合电极片的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、提供或制备氧化石墨；

步骤二、将所述氧化石墨加入到第一醇溶剂中超声剥离，得到氧化石墨烯的醇溶液；按照所述氧化石墨烯还原得到的石墨烯与锡氧化物的质量比为1∶1～9∶1，将所述锡氧化物加入到第二醇溶剂中分散后得到均匀分散的锡氧化物的醇溶液；将锡氧化物的醇溶液加入到所述氧化石墨烯的醇溶液中，分散后得到均匀分散的氧化石墨烯与锡氧化物的混合溶液；

步骤三、向所述氧化石墨烯与锡氧化物的混合溶液中加入电解质，混匀后得到均匀的电解液，再以集流体作为电极，将两个所述电极平行对称放入所述电解液中，在两个所述电极的两端加入40V～80V的直流电，两个所述电极的间距为0.5cm～1cm，电泳后取出所述电极晾干后真空干燥，得到氧化石墨烯/锡氧化物复合电极片；

步骤四、将所述氧化石墨烯/锡氧化物复合电极片放入还原性溶液中，80℃～100℃反应1h～36h，将反应后的复合电极片前体真空干燥，得到所述石墨烯/锡氧化物复合电极片。

优选的，步骤二中，所述第一醇溶剂为乙醇、丙醇或异丙醇；

所述第二醇溶剂为乙醇、丙醇或异丙醇。

优选的，步骤二中，所述锡氧化物为氧化亚锡、氧化锡或锡基复合氧化物。

优选的，步骤三中，所述电解质为硝酸镁、硫酸镁、硝酸铁或硝酸锌。

优选的，步骤三中，所述电解液中所述电解质的质量浓度为0.2mg/mL～0.5mg/mL。

优选的，步骤三中，所述电泳的时间为5min～20min。

优选的，步骤四中，所述还原性溶液为溶质的质量百分数为50％～85％的水合肼溶液、硼氢化钠溶液或乙二胺溶液。

这种石墨烯/锡氧化物复合电极片中石墨烯直接沉积在集流体上，锡氧化物分散在石墨烯的片层结构上，相对于传统的加入粘接剂的电极片，这种石墨烯/锡氧化物复合电极片的等效串联电阻较低，采用这种石墨烯/锡氧化物复合电极片可以有效地提高电池的功率密度。

【附图说明】

图1为实施例1制备的石墨烯/锡氧化物复合电极片的SEM电镜图。

【具体实施方式】

下面结合附图及实施例对石墨烯/锡氧化物复合电极片及其制备方法做进一步的解释说明。