[发明专利]一种锂离子电池复合材料及其复合电极的制备方法

摘要

本发明涉及一种锂离子电池复合材料及其复合电极的制备方法，将纳米硅加到盐酸多巴胺溶液中，在硅表面形成聚多巴胺包裹层；同时用一步溶剂热法制备石墨烯量子点，将其掺杂到海藻酸钠粘结剂中，制备复合电极材料。本发明中，聚多巴胺包裹层能够缓冲硅球巨大的体积膨胀，有效提高硅基负极材料的稳定性。石墨烯量子点的掺杂使粘结剂层拥有更高的机械性能、弹性性能，因而在电解液里具有更持久的溶胀性，多次循环后还能为硅巨大体积变化发挥可逆性的缓冲作用，进而保证充放电过程中电极的结构完整性。同时，石墨烯量子点具有一定导电性，从而改善粘结剂层的导电性能。因而电极展现出好的电化学性能，可广泛用于各种大容量锂离子电池。

主权项

1.一种锂离子电池复合电极，其特征在于：在电极的负极材料表面包覆一层具有强粘附性的聚多巴胺，同时用石墨烯量子点改性粘结剂，其制备方法包括以下步骤：1)制备固体石墨烯量子点：称取氧化石墨GO粉末与N，N‑二甲基甲酰胺混合，得到混合悬浮液，超声分散均匀后转移至反应釜，水热反应一定时间；待混合液冷却到室温，用微孔滤膜抽滤得到棕色滤液，旋蒸除去DMF溶剂，接着溶于去离子水，用3000Da分子量透析袋透析，最后冷冻干燥袋子里面的溶液得到固体石墨烯量子点；2)制备石墨烯量子点改性粘结剂：用去离子水分散粘结剂粉末，搅拌至均相后，加入步骤1)制备的石墨烯量子点继续分散，搅拌一天，得到改性粘结剂备用；3)制备亲水性纳米硅：将纳米硅分散于过氧化氢、氨水和去离子水的混合溶液中，加热反应一定时间，离心分离，干燥得到亲水性纳米硅；4)制备聚多巴胺/纳米硅复合物：将3)制备得到的亲水性纳米硅与盐酸多巴胺依次溶于去离子水，室温下剧烈搅拌，向混合溶液中滴加过硫酸铵，加毕，继续搅拌一定时间，离心分离，去离子水洗涤、干燥得到聚多巴胺/纳米硅复合物；5)制备复合电极：将步骤4)得到的聚多巴胺/纳米硅复合物和乙炔黑混合研磨半小时，然后与改性粘结剂混合分散在去离子水中，磁力搅拌得到浆料，均匀涂覆于铜箔表面，得到锂离子电池负极片。