[发明专利]一种石墨烯/CNTs杂交体做锂金属电池集流体及其制备方法

摘要

本发明公开了一种石墨烯/CNTs杂交体做锂金属电池集流体及其制备方法，即使在大电流下也能够抑制锂枝晶的形成。该集流体主要由三维多孔泡沫、CNTs和石墨烯组成，所述三维多孔泡沫作为CNTs(碳纳米管)均匀生长的模板，使得形成的CNTs维持三维多孔形态，所述石墨烯生长于CNTs的表面，组成三维多孔泡沫形态的CNTs和石墨烯杂交体。通过在三维多孔泡沫模板基底上生长CNTs，使模板成为导电体，再在上面生长石墨烯，增强导电性，由于生长的石墨烯扩大了比表面积，增加了形核位点，而三维多孔泡沫的结构能够保证电场的均匀分布，从而使锂沉积变得均匀。

主权项

1.一种石墨烯/CNTs杂交体做锂金属电池集流体的制备方法，其特征在于：先将三维多孔泡沫放入低压CVD炉中，抽真空，使炉内压力为1‑10Pa，通入CH₄生长CNTs；当CNTs生长完成后将其放入等离子增强CVD炉中，当压强降到目标值后将乙醇和水混合液抽到等离子增强CVD炉中，在CNTs表面生长石墨烯，最终获得三维多孔泡沫形态的集流体；具体步骤如下：步骤1)将氧化硅纳米线多孔泡沫模板放入低压CVD炉中，抽真空，使炉内压力为1‑10Pa，升温至800‑1200℃；当温度达到目标值后，通入CH₄，流量为10‑200ml/min，调节真空泵开关，使炉内压力为40‑200Pa，生长CNTs，生长时间为1‑10h；CNTs生长完成后，断开CH₄供给，调节真空泵使炉内压力为1‑10Pa，然后断电降温；步骤2)当温度降至室温后，将均匀生长有CNTs的氧化硅纳米线多孔泡沫取出，放入等离子增强CVD炉中，然后，抽真空使炉内压力为1‑10Pa，升温至500‑800℃；按照1：(0.01‑0.1)的体积比例混合乙醇和水，再将混合液进行超声混合；当等离子增强CVD炉温度升至目标值后，利用真空泵将超声混合后的混合液抽到等离子增强CVD炉中，调节真空泵开关，使炉内压力为40‑160Pa，调节射频电源功率为40‑100W，产生等离子体，在CNTs表面生长石墨烯，生长时间为2‑5h；石墨烯生长完成后，关闭乙醇和水的供给，关闭射频电源，调节真空泵使炉内压力为1‑10Pa，断开加热电源，待炉内降温至室温后开炉取样，即获得三维多孔泡沫形态的集流体。