【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池，尤其涉及一种用于锂离子电池的高倍率石墨烯及其制备方法。
技术介绍
1、目前锂离子电池具有比能量高、无记忆效应、环境友好等优异性能，具有广泛的应用前景。电池负极指电源中电位较低的一端，而负极材料是指电池中构成负极的原料。
2、常见的负极材料有碳负极材料、锡基负极材料、含锂过渡金属氮化物负极材料、合金类负极材料和纳米级负极材料。碳负极材料包括石墨类、非石墨类和纳米结构碳基负极材料。碳材料具有环境友好、成本低、比容量高、循环性能好、寿命长和化学电势低等特点，其中石墨是目前商业化程度最高的负极材料。
3、现有石墨产品在负极的制浆过程中，存在加工困难以及电池容量和压实密度偏低等问题。目前制备特殊形态的石墨来提高石墨基负极锂离子电池的电化学性能，依旧存在内阻偏高，电子传导能力较差，目前一般通过添加乙炔黑和碳纳米管等来改善，但为了达到增强电极活性物质间相互接触的目的，不仅添加量较大，极易造成电极容量的下降，而且使用时还存在电池倍率差的缺点。
4、石墨烯作为由碳原子组成的二维单层层状材料，拥有高强度、高导热率以及良好的气体阻隔性等特性，在电池充放电过程中几乎没有结构变化。但石墨烯在使用过程中存在不稳定、易团聚及相容性相差的难题，不能充分发挥石墨烯材料性能优势，不仅影响了电池的倍率和安全性能，而且造成电池循环性能差，限制了石墨烯在电极材料领域的应用。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种用于锂离子
2、一种用于锂离子电池的高倍率石墨烯，其原料包括：其原料包括：二氧化硅/石墨烯复合物、天然石墨、碳纳米管、粘连剂，二氧化硅/石墨烯复合物、天然石墨、碳纳米管、粘连剂的质量比为5-15：5-10：1-5：1-2；
3、二氧化硅/石墨烯复合物原料按质量份包括：苯酚5-12份，甲醛10-15份，正硅酸乙酯1-2份，氧化石墨烯10-20份；
4、二氧化硅/石墨烯复合物采用如下具体操作制取：将苯酚、甲醛混合均匀，加入正硅酸乙酯，50-60℃搅拌10-20min，调节体系ph值为9-9.5，搅拌1-2h，调节体系ph值为6.2-6.6，加入氧化石墨烯，100-115℃搅拌10-30min，置于液氮中冷冻5-10min，冷冻干燥，粉碎。
5、优选地，粘连剂为环氧树脂。
6、优选地，采用浓度为0.5-1.5mol/l氢氧化钠调节体系ph值为9-9.5。
7、优选地，采用浓度1-2mol/l磷酸溶液调节体系ph值为6.2-6.6。
8、上述用于锂离子电池的高倍率石墨烯制备方法，包括如下步骤：
9、s1、将天然石墨、碳纳米管混合均匀，常温球磨，氮气保护下高温球磨1-2h，降至室温得到混合料；
10、s2、向混合料中加入二氧化硅/石墨烯复合物、粘连剂搅拌均匀，氮气保护下调节温度至300-400℃保温10-30min，升温至500-550℃保温1-2h，降至室温，球磨过筛。
11、优选地，s1步骤中，常温球磨得到粒径为1-5mm粉体。
12、优选地，s1步骤中，高温球磨温度为700-800℃。
13、优选地，s2步骤中，球磨后过100目筛。
14、上述用于锂离子电池的高倍率石墨烯在制备锂离子电池负极中的应用。
15、有益效果：1、本专利技术将正硅酸乙酯水解并在酚醛树脂原位合成过程中参与脱水缩合，从而将纳米二氧化硅结合至酚醛树脂骨架结构中，并与酚醛树脂相互结合形成立体网状结构，而分子结构中的纳米二氧化硅可有效削弱有机分子链的极性，增强其与氧化石墨烯相容性，相互结合强度高；再通过冷冻处理使其中的水分升华，形成气凝胶结构，既具有大量孔隙，对混合料吸附性能优异，又使其经氮气氛保温，有效避免负极材料发生体积膨胀，使负极材料循环性好，极大地提高界面稳定性，延长使用寿命。
16、2、本专利技术通过强化石墨烯片层结构，形成规整结构，从而能在电极材料中分散均匀，提高了电极的电子导电性，同时提高电池比容量和倍率性能，还可有效降低电池的内阻，进一步增强电池的倍率性能。
17、3、本专利技术石墨烯与其他组分能进行很好地混合分散，解决了现有石墨烯电池分散难、易团聚的问题，各组分相容性好，使电池具有电容量大、导电性能优异、使用寿命长、倍率性能好的优点，且制备工艺简单、容易实现工业化生产，具有较好的经济效益和社会效益。
18、4、采用本专利技术制备的负极材料经测试，放电容量≥440mah/g，首次充放电效率≥96%。经全电池倍率测试，25c充放电时容量保持率可达90%以上。
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1.一种用于锂离子电池的高倍率石墨烯，其特征在于，其原料包括：二氧化硅/石墨烯复合物、天然石墨、碳纳米管、粘连剂，二氧化硅/石墨烯复合物、天然石墨、碳纳米管、粘连剂的质量比为5-15：5-10：1-5：1-2；
2.根据权利要求1所述用于锂离子电池的高倍率石墨烯，其特征在于，粘连剂为环氧树脂。
3.根据权利要求1所述用于锂离子电池的高倍率石墨烯，其特征在于，采用浓度为0.5-1.5mol/L氢氧化钠调节体系pH值为9-9.5。
4.根据权利要求1所述用于锂离子电池的高倍率石墨烯，其特征在于，采用浓度1-2mol/L磷酸溶液调节体系pH值为6.2-6.6。
5.一种如权利要求1-4任一项所述用于锂离子电池的高倍率石墨烯制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述用于锂离子电池的高倍率石墨烯制备方法，其特征在于，S1步骤中，常温球磨得到粒径为1-5mm粉体。
7.根据权利要求5所述用于锂离子电池的高倍率石墨烯制备方法，其特征在于，S1步骤中，高温球磨温度为700-800℃。
8.根据权
9.一种如权利要求1-4任一项所述用于锂离子电池的高倍率石墨烯在制备锂离子电池负极中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种用于锂离子电池的高倍率石墨烯，其特征在于，其原料包括：二氧化硅/石墨烯复合物、天然石墨、碳纳米管、粘连剂，二氧化硅/石墨烯复合物、天然石墨、碳纳米管、粘连剂的质量比为5-15：5-10：1-5：1-2；
2.根据权利要求1所述用于锂离子电池的高倍率石墨烯，其特征在于，粘连剂为环氧树脂。
3.根据权利要求1所述用于锂离子电池的高倍率石墨烯，其特征在于，采用浓度为0.5-1.5mol/l氢氧化钠调节体系ph值为9-9.5。
4.根据权利要求1所述用于锂离子电池的高倍率石墨烯，其特征在于，采用浓度1-2mol/l磷酸溶液调节体系ph值为6.2-6.6。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：吕涛，俞梦孙，叶伦康，
申请(专利权)人：上海巴库斯超导新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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