[发明专利]基于石墨烯的复合负极材料

说明书

技术领域

本发明涉及石墨烯材料，特别是基于石墨烯的复合负极材料，属于新能源材料技术领域。

背景技术

动力电池技术的突破是节能和新能源汽车规模化应用的关键，目前所用的动力电池能量密度较低，重量体积大，使用寿命短，成本较高，工作温度范围窄，充电时间长。为了改善这些不利影响，人们从正极材料、负极材料、隔膜和电解液等方面进行动力电池的研究开发。

石墨烯是一种新型的二维碳纳米材料，在储能领域具有广阔的前景。已有很多研究致力于通过负极活性物质与石墨烯组成复合材料来提高电池器件的性能。申请公布号CN 103050661 A的中国专利公开了石墨烯复合锂离子电池负极材料及其制备方法，申请公布号CN 102969508 A的中国专利公开了锂离子电池碳包覆石墨烯复合材料制备方法及应用，申请公布号CN 103050666 A的中国专利公开了一种石墨烯包覆硅碳复合负极材料的制备方法，申请公布号CN 103050672 A的中国专利公开了一种锂离子电池负极用硅—石墨烯复合材料的制备方法，申请公布号CN 103035888 A的中国专利公开了硅、石墨烯复合材料的制备方法，申请公布号CN 103035889 A的中国专利公开了石墨烯/纳米硅复合电极片及其制备方法，申请公布号CN 103022453 A的中国专利公开了锂离子电池负极材料Si@SiOx/石墨烯复合物及其制备方法，申请公布号CN 101877405 A的中国专利公开了钛酸锂—石墨烯复合电极材料的制备方法，申请公布号CN 103022459 A的中国专利公开了一种石墨烯/钛酸锂复合负极材料的制备方法，申请公布号CN 102874799 A的中国专利公开了一种气相还原法制备石墨烯和二氧化钛复合材料的方法，申请公布号CN 101937985 A的中国专利公开了一种石墨烯/二氧化钛锂离子电池负极材料，申请公布号CN 102891319 A的中国专利公开了一种锂离子电池的石墨烯—二氧化锡复合材料制备方法。

然而，由于石墨烯的二维纳米片层结构使其极易团聚在一起，石墨烯的性能优势很大一部分不能发挥出来。最近，人们开始研究具有孔结构的高比表面积石墨烯材料，例如，申请公布号CN 102115069 A的中国专利公开了具有多孔结构的石墨烯及其制备方法，申请公布号CN 102107868 A的中国专利公开了一种多孔石墨烯材料的制备方法，申请公布号CN 102757036 A的中国专利公开了多孔石墨烯的制备方法，申请公布号CN 102992313 A的中国专利公开了一种中孔发达的高比表面石墨烯及其制备方法，申请公布号CN 102849734 A的中国专利公开了一种多孔石墨烯的制备方法，申请公布号CN 102826542 A的中国专利公开了一种具有中孔的高比表面活性石墨烯、其制备方法及其用途，申请公布号CN 103011152 A的中国专利公开了一种具有多孔结构的石墨烯材料及其制备方法，申请公布号CN 102874800 A的中国专利公开了一种中孔的活化石墨烯、其制备方法。

除了研究具有多孔结构的石墨烯材料的制备方法外，已有人开始将高比表面积、多孔石墨烯材料作为活性物质应用于储能领域。例如，申请公布号CN 103011143 A的中国专利公开了石墨烯及其制备方法、超级电容器，申请公布号CN 102923698 A的中国专利公开了一种超级电容器用三维多孔石墨烯的制备方法，申请公布号CN 102891014 A的中国专利公开了石墨烯电极活性物质及其制法和电极材料及电极片和应用，申请公布号CN 102992308 A的中国专利公开了一种具有高比电容的石墨烯及其制备方法，申请公布号CN 101982408 A的中国专利公开了石墨烯三维结构体材料及其制备方法和应用。

综合以上分析可以看出，为了扩展石墨烯在储能领域的应用，人们开始研究具有高比表面积的多孔结构石墨烯。但目前大多集中于多孔结构的石墨烯作为单一活性物质用于储能领域。

发明内容

本发明目的在于提供一种石墨烯复合负极材料，所用石墨烯具有多孔结构，石墨烯表面的孔结构大大提高了比表面积，不仅可以提高负极活性物质充放电性能，而且可以为离子的传输提供更多的扩散通道。

本发明技术方案是这样实现的：基于石墨烯的复合负极材料，石墨烯为多孔结构，表面和片层之间均匀分布负极材料粒子，石墨烯占复合负极材料的质量百分比为10～50%。