[发明专利]一种锂电池用石墨烯中空微球导电粉及其制备方法

说明书

本发明涉及一种锂电池用石墨烯中空微球导电粉及其制备方法，该制备方法包括：采用等离子体辅助化学气相沉积法或化学气相沉积法制备所述表面包覆石墨烯的二氧化硅微球模板；将所得表面包覆石墨烯的二氧化硅微球模板置于氢氟酸溶液或氢氧化钠溶液中去除二氧化硅微球模板，得到所述石墨烯中空微球导电粉。

技术领域

本发明涉及一种锂电池用石墨烯中空微球导电粉及其制备方法，属于电化学储能领域和纳米储能材料领域。

背景技术

锂离子电池作为新能源领域的重要组成部分，现在已经成为全球经济发展的一个新热点。锂离子电池具有高比能量、无记忆效应、长循环寿命等特点，已广泛应用于移动设备、电动汽车能源等新兴领域。目前用于锂离子电池的正极活性材料多为过渡金属氧化物或者过渡金属磷酸盐，负极活性材料中的氧化物和硅等活性材料，它们都是半导体或者绝缘体，导电性较差，因而必须改善其导电性能。

因此，通过后期加入导电剂可以改善电极材料的导电性，这对于改善活性材料电极性能等具有极大的优势。当前由于动力二次电池的迅速的发展，高性能导电剂将会发挥更加重要的作用。现有市场上的动力锂离子电池大多采用导电炭黑、乙炔黑、碳纳米管及这几种材料复合而成。这导致产品的电化学性能上，如电池的循环寿命、能量密度等主要参数很难有很大的提升空间。

石墨烯是当前研究的比较热门的一种新材料。它是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成的具有六角环的蜂窝式层状结构，同时每个碳原子的垂直于层平面轨道上形成了贯穿全层的多原子的大π键，因此其具有极其优良的导电性。同时，其具有优异的机械性能，高的比表面积这使得其在提升锂离子电池的性能方面具有明显的优势。然而纳米片的石墨烯极易出现团聚和沉降，这些因素限制了其在电极活性材料中的分散，无法在电极材料之间形成导电网络。

为了解决石墨烯的分散性，现已有将石墨烯制备成浆料作为导电剂。然而，该石墨烯浆料导电剂作用效果的优劣在很大程度上受到石墨烯颗粒大小以及和活性物质的接触方式的影响。

发明内容

针对当前石墨烯片层用于动力锂电池导电剂易于团簇、无法有效的形成导电网络的缺陷，本发明提供一种锂电池用的石墨烯中空微球导电粉及其制备方法。

一方面，本发明提供了一种锂电池用石墨烯中空微球导电粉的制备方法，包括：

采用等离子体辅助化学气相沉积法或化学气相沉积法制备所述表面包覆石墨烯的二氧化硅微球模板；

将所得表面包覆石墨烯的二氧化硅微球模板置于于氢氟酸溶液或氢氧化钠溶液中去除二氧化硅微球模板，得到所述石墨烯中空微球导电粉。

较佳地，所述等离子体辅助化学气相沉积法包括：将二氧化硅微球模板置于等离子体化学气相沉积设备中并抽至真空，然后升温至400～800℃后打开射频电源，电源功率调整为100～300W，通入碳源气体和辅助气体，反应20～60分钟，得到所述表面包覆石墨烯的二氧化硅微球模板。本发明中，通过采用等离子体增强化学气相沉积法制备石墨烯可以实现较低石墨烯生长温度，通入辅助性气体氢气可以刻蚀结晶性较差的碳。从而获得导电性较高，颗粒大小可调的石墨烯中空微球粉体材料。

又，较佳地，所述真空的真空度为0.1～100Pa。

较佳地，所述碳源气体选自甲烷、乙烯、二氟甲烷和乙炔中的至少一种，所述辅助气体为氢气和/或氩气。

较佳地，所述碳源气体的流量为5～20sccm，所述辅助气体的流量为1～10sccm。