[发明专利]一种石墨烯基锂金属复合材料的制备方法

说明书

本发明提供一种石墨烯基锂金属复合微米棒的制备方法，A)将浆液进行湿法纺丝，经旋转凝固浴凝固后，得到氧化石墨烯基凝胶微米棒浆液；所述浆液包括氧化石墨烯与水；B)将所述氧化石墨烯基凝胶微米棒浆液进行水热反应，过滤，得到石墨烯基微米棒；C)在保护性气体气氛下，将所述石墨烯基微米棒加入熔融的金属锂中，进行搅拌，得到石墨烯基锂金属复合微米棒。本发明制备了具有多褶皱类葱卷多级孔结构石墨烯基微米棒，并借助自身的亲锂性含氧官能团或微量活性物质填料，在毛细作用下，实现了熔融锂金属直接的吸附与存储。本发明的石墨烯基锂金属微米棒作为锂金属负极活性材料，在电池循环过程中无枝晶生成、具有超长的循环稳定性。

技术领域

本发明属于石墨烯材料制备技术领域，尤其涉及一种石墨烯基锂金属复合材料的制备方法。

背景技术

石墨烯是一种新兴单层片状碳纳米材料，其本身独特而又优异的物理化学性质，引起了研究人员广泛的关注。然而，要实现其进一步的实际应用，在保留结构单元基本性能的基础上，对纳米尺度的石墨烯进行宏观尺度的组装是一个必要的步骤。在各类石墨烯基宏观纳米组装体中，石墨烯基宏观一维纳米组装体由于其独特的轴向取向性，卓越的柔韧性，更优的机械强度和电导性，以及在电容、传感、催化、电池等领域所展现出的诱人的应用前景，已经成为当前石墨烯研究领域的主要热点之一，引起人们的广泛关注与高度重视。

相比其他种类的碳基一维宏观组装材料，如织物纤维、商用碳纤维及近年来涌现的碳纳米管纤维、纤维素纤维等，石墨烯基一维宏观纳米组装体具有独特的类“葱卷”结构特征(Adv.Mater.2015,27,5113-5131；Science 2015,349,1083-1087)，其是由片状纳米组装单元沿轴向高度取向紧密堆积而成，在微观尺度遗传了纳米石墨烯优异的力学、电学、磁学、热学等性能基础上，宏观尺度上具备高柔顺、高电导、大比表面积、高机械强度等特征(Mater.Today 2015,18,480-492；Acc.Chem.Res.2017,50,1663-1671)。最早的石墨烯基一维宏观纳米组装体以纤维的形式呈现，由浙大高超教授课题组于2011年首次报道(Nat.Commun.2011,2,571)，距今仅八年光景，其通过实验发现氧化石墨烯(GO)可以形成明显的向列型液晶相溶液，以GO水溶液为浆液通过简单、高效的湿纺首次制备了GO纤维和RGO纤维，纤维内部纳米组装单元沿轴向高度取向，纤维整体呈现卓越柔顺性(可打结)和优异的电导性，一经报道即引起极大反响，并入选当年度《Nature》杂志年度最佳图片，该工作正式开启了石墨烯基一维宏观纳米组装研究的先河，具有开创性意义。随后，一维限域水热组装法、薄膜加捻法、CVD模板法、电泳组装法等相继涌现，石墨烯基一维宏观纳米组装体相关合成及应用步入高速发展期。