[发明专利]自支撑三维石墨烯/锡复合锂离子电池负极材料的制备方法

权利要求书

1.自支撑三维石墨烯/锡复合锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：

一、材料准备：

称取氧化石墨烯分散液、纳米二氧化锡并混合均匀，得到混合液；将纳米二氧化锡与氧化石墨烯分散液中氧化石墨烯的总质量计为M，纳米二氧化锡的质量为(60％～70％)M；

或者称取氧化石墨烯分散液、纳米二氧化锡和酸化碳纳米管并混合均匀，得到混合液；将纳米二氧化锡、酸化碳纳米管与氧化石墨烯分散液中氧化石墨烯的总质量计为N，纳米二氧化锡的质量为(60％～70％)N；酸化碳纳米管的质量为(15％～25％)N；

二、将步骤一得到的混合液加入水热釜中，再将水热釜置于烘箱中在180～200℃的条件下水热反应12～16h，随炉降至室温，得到三维石墨烯柱，冷冻干燥，得到电极前驱体；

三、将电极前驱体置于管式炉内，在H₂/Ar的体积比为1:(8～9)的混合气体气氛中，升温至550～650℃并在该温度条件下高温还原4～4.5h，随炉降温，得到自支撑三维石墨烯/锡复合锂离子电池负极材料。

2.根据权利要求1所述的自支撑三维石墨烯/锡复合锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于步骤一中所述的氧化石墨烯分散液的制备方法如下：

a、向三口瓶中加入2.0g天然鳞片石墨、2.0g硝酸钠和96mL质量百分浓度为98％的浓硫酸，在冰浴条件下搅拌1h后，再缓慢加入12.0g高锰酸钾，继续搅拌1.5h；然后加热到35℃，在温度为35℃的水浴中反应3h；然后缓慢加入80mL蒸馏水，继续搅拌后，再加入200ml蒸馏水稀释，得到悬浮液；

b、向悬浮液倒入装有20mL质量百分浓度为30％的双氧水溶液，搅拌并加水稀释到1000ml，在室温下静置12小时，去除上清浮渣，然后加水稀释并离心清洗数次以除去氧化石墨烯中的硝酸根和硫酸根离子和未剥离完全的石墨颗粒，得到以水为溶剂的氧化石墨烯分散液。

3.根据权利要求1或2所述的自支撑三维石墨烯/锡复合锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于步骤一中所述的酸化碳纳米管的制备方法如下：

a、先按质量浓度为68％的浓硝酸和质量浓度为98％浓硫酸按体积比为1:3混合均匀，得到混酸；再称取0.3g多壁碳纳米管置于单口烧瓶中，再加入混酸，室温下在100W的超声清洗器中分散30min，将单口烧瓶移至水浴锅中加热到80℃进行温水浴反应3h，反应过程中保持搅拌并且冷凝回流；待反应完成后，自然冷却至室温；

b、向单口烧瓶中加入40mL 1M HCl溶液，混合均匀后，用聚四氟乙烯滤膜对混合液进行抽滤，并且反复用超纯水洗涤直至体系pH呈中性；最后抽滤、冷冻干燥后，得到酸化碳纳米管。

4.根据权利要求1或2所述的自支撑三维石墨烯/锡复合锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于步骤二中水热温度为190℃，水热反应时间为14h。

5.根据权利要求1或2所述的自支撑三维石墨烯/锡复合锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于步骤二中所述的冷冻干燥，温度为－20℃～－30℃，时间为10～12h。

6.根据权利要求1或2所述的自支撑三维石墨烯/锡复合锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于步骤三中的升温速率为8～10℃min^-1。