[发明专利]一种石墨烯锂电池复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯锂电池复合材料及其制备方法，所述锂电池复合材料各组分的重量份数比为：锂电极材料20‑40份、石墨烯30‑50份、稀土混合物1‑3份、三氧化钨2‑8份、二氧化锗1‑5份、溶剂80‑200份、聚氧丙烯聚氧乙烯丙二醇醚3‑8份、丙三醇硼酸酯脂肪酸酯2‑6份和十甲基环五硅氧烷2‑5份。本发明提供的电池具有电容量大、导电性能优异、使用寿命长、充电放电过程中不发热等优点，制备工艺简单、容易实现工业化生产，具有较好的经济效益和社会效益。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体是一种石墨烯锂电池复合材料及其制备方法。

背景技术

锂离子二次电池作为一种新型高能二次电源，具有比能量大、放电电压平稳、电压高、低温性能好、无污染、安全性能优越以及储存和工作寿命长、利用率高等优点。但现有技术的锂离子电池主要使用导电石墨、乙炔黑和碳纳米管作为导电剂，乙炔黑是由呈球形的无定形碳颗粒组成的链状物，是目前使用最为广泛的导电剂，价格低廉，但为了达到增强电极活性物质间相互接触的目的，所需要的添加量较大，从而造成电极容量的下降；碳纳米管是呈线型的一维碳质材料，与乙炔黑相比，碳纳米管具有更佳的导电性能且添加量少，但目前碳纳米管的价格昂贵，且作为导电剂使用时存在分散困难的缺点。

石墨烯由于具有大的理论比表面积，突出的力学性能和导热性能，以及在室温下高的导电率等优点，且成本低廉、可加工性好，因而在纳米电子器件、传感器、储氢材料、锂离子电池、超级电容器等众多领域具有潜在的应用前景。但由于石墨烯浆料或者粉末在贮存和

使用过程中存在不稳定、易团聚及相容性相差的难题，不能充分石墨烯材料的高比表面、高导电和高导热的性能优势，这一问题限制了石墨烯在锂离子电池领域的应用。

发明内容

本发明为了解决当今石墨烯锂电池易发生团聚、相容性差等不足导致电池的电导率低、电容量下降、使用寿命等问题，提供一种石墨烯锂电池复合材料及其制备方法。本发明能够提高石墨烯的分散性、相容性，使得锂电池具有优异的电学性能。

为了实现以上目的，本发明采用的技术方案如下：

一种石墨烯锂电池复合材料，所述锂电池复合材料各组分的重量份数比为：锂电极材料20-40份、石墨烯30-50份、稀土混合物1-3份、三氧化钨2-8份、二氧化锗1-5份、溶剂80-200份、聚氧丙烯聚氧乙烯丙二醇醚3-8份、丙三醇硼酸酯脂肪酸酯2-6份和十甲基环五硅氧烷2-5份。

进一步地，所述稀土混合物为镧、钇和铂组成。优选地，所述稀土混合物中镧、钇和铂的质量比为1-3:0.2-1:0.5-2。

进一步地，所述锂电极材料为LiCl、LiBr、Li₂SO₄和LiNO₃中的一种。

进一步地，所述溶剂为聚乙二醇、乙醇、乙酸乙酯、二甲亚砜中的一种或多种组合。

本发明还提供石墨烯锂电池复合材料的制备方法，包括以下步骤：

S1:按照重量份数比计，将石墨烯30-50份、聚氧丙烯聚氧乙烯丙二醇醚3-8份、丙三醇硼酸酯脂肪酸酯2-6份和十甲基环五硅氧烷2-5份和溶剂60-100份加入超声波分散机，超声分散30-60min，得石墨烯混合液；

S2:在石墨烯混合液中加入锂电极材料20-40份、稀土混合物1-3份、三氧化钨2-8份、二氧化锗1-5份和剩余的溶剂，继续超声波分散20-40min，得电池前驱体；

S3:将上述得到的电池前驱体输送至注射器中进行静电纺丝后，微波干燥，即得到石墨烯锂电池复合材料。

进一步地，所述超声分散的频率为40-60KHZ。