CN109524651B - 一种电池负极材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种电池负极材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种电池负极材料的制备方法，将酸化碳纳米管和氧化石墨烯加入乙醇和水的混合溶剂中混合均匀后，加入硅粉和氢氧化锂充分混合形成混合溶液，混合溶液水热反应后于惰性气体或氮气中烧结，制得电池负极材料。通过水热反应形成前驱体后烧结形成最终的产物，氧化石墨烯经高温处理后被还原为还原氧化石墨烯，与酸化碳纳米管同时具有较优异的导电性，还原氧化石墨烯的二维层状结构与酸化碳纳米管的一维管状结构相结合很好地增强了锂离子的传输速率，进而有效提升电池的倍率充放电性能。本发明还提供了通过上述制备方法制得的电池负极材料和上述负极材料的应用。

Description

一种电池负极材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于电池领域，具体涉及一种电池负极材料及其制备方法，还涉及电池负极材料的应用。
背景技术
随着新能源汽车产业的不断向前发展，中国动力电池产业持续保持快速稳定增长。在电池产业中，锂离子电池比传统电池充电更快，使用更持久，而且更高的功率密度可实现更长的电池使用时间，同时身形更加轻巧，但其成本相对更高一些。同时随着时间推移，对动力电池的整体性能提出了更高要求，而影响其性能的最主要因素就是材料。虽然正极材料能占整个动力电池成本的35~45%，但是负极材料所占份额也不容忽视。现今发现的最高理论容量是硅（4200mAh·g-1），但其高达400%的膨胀率限制了其应用，目前采用的方法是通过纳米化、碳材料包覆和形成硅类化合物等方法来降低其膨胀率，同时最大限度保证其容量及倍率性能。
石墨烯和碳纳米管作为新型碳材料，具有大的比表面积和蜂窝空穴，所以具有很高的储锂能力，同时具有良好的化学稳定性、高的电子迁移率和优异的力学性能，是一类很好的负极材料发展方向，但是石墨烯和碳纳米管都不可避免存在难分散的问题，从而导致在合浆后涂布出现颗粒划痕，同时容易使铜箔打皱，就算勉强能涂布在电池使用过程中也会产生导电不均一，内阻增大，自放电大，严重的会刺穿隔膜发生自燃，使得电池的安全性大打折扣。
发明内容
基于此，本发明提供了一种电池负极材料的制备方法，将酸化碳纳米管和氧化石墨烯加入乙醇和水的混合溶剂中混合均匀后，加入硅粉和氢氧化锂充分混合形成混合溶液，混合溶液水热反应后于惰性气体或氮气中烧结，制得电池负极材料。通过水热反应形成前驱体后烧结形成最终的产物，氧化石墨烯经高温处理后被还原为还原氧化石墨烯，与酸化碳纳米管同时具有较优异的导电性，还原氧化石墨烯的二维层状结构与酸化碳纳米管的一维管状结构相结合很好地增强了锂离子的传输速率，进而有效提升电池的倍率充放电性能。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种电池负极材料的制备方法，包括以下步骤：
a、将酸化碳纳米管和氧化石墨烯加入溶剂中混合均匀后，加入硅粉和氢氧化锂充分混合形成混合溶液；
b、将所述混合溶液于160~200℃水热反应8~20h；
c、将步骤b中水热反应制得的产物置于惰性气体或氮气中烧结，制得所述电池负极材料。
所述酸化碳纳米管是将碳纳米管酸化制得，本领域普通技术人员都知晓的常规酸化方法都可，本发明中采用将碳纳米管置于体积比为3:1的浓硫酸和浓硝酸的混酸中酸化制得。进一步的，所述氧化石墨烯由石墨通过改进Hummers法制得，本发明中氧化石墨烯所采用的改进Hummers法为现有技术，具体制备工艺参考Marcano DC,Kosynkin DV,BerlinJM,et al. Improved Synthesis of Graphene Oxide[J]. Acs Nano, 2010,4(8):4806。最终制得的电池负极材料为碳纳米管/还原氧化石墨烯/硅酸锂复合负极材料，其中硅酸锂的粒径在50nm以下。
氧化石墨烯(GO)和酸化碳纳米管在水及其他溶剂中均具有较好的溶解性，能够均匀稳定分散，合浆后涂布均匀不会出现颗粒划痕，电池使用过程中导电均一，不易发生自燃，保证了后续使用中的安全性；同时还原后的氧化石墨烯和酸化碳纳米管还保留了其优良特性，其表面丰富的含氧官能团使其成为石墨烯基复合材料的前驱体材料。酸化碳纳米管具有超强的强度，同时具有良好的导热和导电性。还原氧化石墨烯、酸化碳纳米管可以为硅酸锂（Li2SiO3）提供许多支点，并能减轻Li2SiO3的体积变化，另一方面Li2SiO3可以增强还原氧化石墨烯的导电性能。通过本发明制备的碳纳米管/还原氧化石墨烯/硅酸锂负极材料制得的锂离子电池，其电池的倍率充放电、循环寿命、倍率、安全性均得到提高。
进一步的，在步骤a中，所述溶剂为乙醇和水按体积比1:1~1:4组成的混合溶剂；
在所述混合溶液中，所述氧化石墨烯的浓度为0.5~1.5mg/mL，所述氧化石墨烯和所述酸化碳纳米管的质量为比3:1~5:1，所述氧化石墨烯和所述硅粉的质量比为2:1~1:2。氧化石墨烯优选的浓度范围能够保证为Li2SiO3提供足够的载体与支点，而酸化碳纳米管添加量优选为氧化石墨烯的1/5~1/3是可以提升符合材料要求的刚性和导热性，同时避免了制备过程中发生热团聚。硅粉和氧化石墨烯优选的质量比在2:1~1:2之间，使得Li2SiO3粒度分布较为均一，同时能够有效负载在氧化石墨烯和碳纳米管上。
进一步的，步骤c的具体步骤为：将步骤b中水热反应制得的产物经过分离、洗涤、干燥后，置于惰性气体或氮气中烧结。所述分离采用的本领域技术人员常规分离手段，如离心分离、重力沉降或过滤；所述的洗涤包括醇洗或水洗，或者醇洗和水洗交替进行；所述的干燥也是本领域技术人员所采用的常规手段，如常压干燥、真空干燥、冷冻干燥、喷雾干燥。应当知晓的是，以上分离、洗涤、干燥的方法仅仅是举例，本领域技术人员常规采用的技术手段都可。
进一步的，在步骤c中，所述惰性气体或氮气的气体流速为50~100mL/min，所述惰性气体为氦气、氖气、氩气、氪气、氙气中的一种。
优选的，所述惰性气体为氩气。
进一步的，在步骤c中，所述烧结为梯度升温烧结，烧结温度为400~800℃，在所述烧结温度下恒温3~5h。
优选的，所述梯度升温烧结分三段升温，三段升温的升温速率均为2~7℃/min，其中，第一段从室温升至100~150℃，保温0.5~2h，保证脱去水热反应后的产物中的自由水，第二段从100~150℃升至300~350℃，保温0.5~2h，使得易反应官能团如羧基等官能团脱水，保证氧化石墨烯和碳纳米管充分结合，增强结合强度，第三段从300~350℃升至所述烧结温度，恒温3~5h，保证氧化石墨烯和碳纳米管进一步还原，同时生成所需的Li2SiO3，并使得Li2SiO3晶体进一步生长重整。本发明的制备方法创造性的控制所述条件下在还原氧化石墨烯和碳纳米管上负载粒径 50nm以下的Li2SiO3，并形成稳定的化学连接。
本发明的另一个目的在于提供一种采用上述制备方法制得的电池负极材料。
本发明的第三个目的在于提供上述电池负极材料在用于制备锂离子电池中的应用。
与现有技术相比，本发明以氧化石墨烯、酸化碳纳米管、硅粉和氢氧化锂为原料制备电池负极材料，制得的电池负极材料为碳纳米管/还原氧化石墨烯/硅酸锂复合负极材料，其中硅酸锂的粒径在50nm以下，在水热反应过程中氧化石墨烯和酸化碳纳米管表面丰富的汉阳官能团增强了两者的结合强度，同时有利于硅酸锂稳定负载在酸化碳纳米管/氧化石墨烯上。通过后续的高温烧结过程将氧化石墨烯和酸化碳纳米管还原，同时实现对硅酸锂晶体的重整。还原氧化石墨烯的二维层状结构与酸化碳纳米管的一维管状结构相结合增强了电子的传输速率；同时在添加酸化碳纳米管后，负极材料具有较高的韧性，有效地改善了充放电过程中因负极材料体积变化而引起的剥落，提高材料的循环寿命。此外，氧化石墨烯、酸化碳纳米管表面功能化的含氧基团为硅酸锂提供许多吸附点，有效减轻硅酸锂的体积变化。而采用最终制得的碳纳米管/还原氧化石墨烯/硅酸锂复合材料制得的电池负极材料具有更高的电导率，在1C时具有878mAh·g-1的高初始容量、优异的倍率性能（当充电和放电在5C时，243mAh·g-1）和良好的循环稳定性（395 mAh·g-1,50圈后）。
附图说明
图1为本发明氧化石墨烯的TEM图片；
图2为本发明中酸化碳纳米管的TEM图片；
图3为本发明实施例4所制备的电池负极材料TEM图片；
图4为本发明实施例4所制备的电池负极材料与石墨烯电性能图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将结合具体的实施例对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。
实施例1
将石墨采用改进Hummers法制备成氧化石墨烯，称取80mg氧化石墨烯和26.67mg酸化碳纳米管加入80mL乙醇和水体积比为1:3的混合溶剂中溶解并超声得到均一溶液，向均一溶液中加入40mg硅粉、171.4mg氢氧化锂（LiOH·H2O），充分搅拌制得混合溶液；随后将混合溶液转入反应釜中，于160°C下水热反应8小时。将水热反应后的产物冷却、离心分离后用无水乙醇、蒸馏水洗涤后冷冻干燥，得到混合干粉。将混合干粉在通有氩气的管式气氛炉中进行梯度升温烧结，即得到产物碳纳米管/还原氧化石墨烯/硅酸锂复合负极材料。其中，升温段分为三个阶段，第一段从室温到100℃，保温30min；第二段从100℃到300℃，保温30min，第三段从300℃升温至600℃，保温4h，三段的升温速率均为2℃/min，氩气流速为50mL /min。
实施例2
将石墨采用改进的Hummers法制备成氧化石墨烯，称取40mg氧化石墨烯和10mg酸化碳纳米管加入80mL乙醇和水体积比为1:1的混合溶剂中溶解并超声得到均一溶液，向均一溶液中加入80mg硅粉、342.9mg氢氧化锂（LiOH·H2O），充分搅拌制得混合溶液；随后将混合溶液转入反应釜中，于180°C下水热反应10小时。将水热反应后的产物冷却、离心分离后用无水乙醇、蒸馏水洗涤后冷冻干燥，得到混合干粉。将混合干粉在通有氩气的管式气氛炉中进行梯度升温烧结，即得到产物碳纳米管/还原氧化石墨烯/硅酸锂复合负极材料。其中，升温段分为三个阶段，第一段从室温到120℃，保温30h；第二段从120℃到320℃，保温1h，第三段从320℃升温至400℃，保温3h，三段的升温速率均为7℃/min，氩气流速为80mL /min。
实施例3
将石墨采用改进的Hummers法制备成氧化石墨烯，称取40mg氧化石墨烯和13.35mg酸化碳纳米管加入80mL乙醇和水体积比为1:3的混合溶剂中溶解并超声得到均一溶液，向均一溶液中加入40mg硅粉、171.4mg氢氧化锂（LiOH·H2O），充分搅拌制得混合溶液；随后将混合溶液转入反应釜中，于200°C下水热反应15小时。将水热反应后的产物冷却、离心分离后用无水乙醇、蒸馏水洗涤后冷冻干燥，得到混合干粉。将混合干粉在通有氩气的管式气氛炉中进行梯度升温烧结，即得到产物碳纳米管/还原氧化石墨烯/硅酸锂复合负极材料。其中，升温段分为三个阶段，第一段从室温到150℃，保温30 min；第二段从150℃到300℃，保温30 min，第三段从300℃升温至600℃，保温4h，三段的升温速率均为5℃/min，氮气流速为60mL /min。
实施例4
将石墨采用改进的Hummers法制备成氧化石墨烯，称取80mg氧化石墨烯和26.67mg酸化碳纳米管加入80mL乙醇和水体积比为1:3的混合溶剂中溶解并超声得到均一溶液，向均一溶液中加入40mg硅粉、171.4mg氢氧化锂（LiOH·H2O），充分搅拌制得混合溶液；随后将混合溶液转入反应釜中，于180°C下水热反应12小时。将水热反应后的产物冷却、离心分离后用无水乙醇、蒸馏水洗涤后冷冻干燥，得到混合干粉。将混合干粉在通有氩气的管式气氛炉中进行梯度升温烧结，即得到产物碳纳米管/还原氧化石墨烯/硅酸锂复合负极材料。其中，升温段分为三个阶段，第一段从室温到150℃，保温30min；第二段从150℃到300℃，保温30min，第三段从300℃升温至600℃，保温5h，三段的升温速率均为5℃/min，氩气流速为50mL /min。
实施例5
将石墨采用改进的Hummers法制备成氧化石墨烯，称取120mg氧化石墨烯和24mg酸化碳纳米管加入80mL乙醇和水体积比为1:4的混合溶剂中溶解并超声得到均一溶液，向均一溶液中加入60mg硅粉、257.1mg氢氧化锂（LiOH·H2O），充分搅拌制得混合溶液；随后将混合溶液转入反应釜中，于180°C下水热反应12小时。将水热反应后的产物冷却、离心分离后用无水乙醇、蒸馏水洗涤后冷冻干燥，得到混合干粉。将混合干粉在通有氩气的管式气氛炉中进行梯度升温烧结，即得到产物碳纳米管/还原氧化石墨烯/硅酸锂复合负极材料。其中，升温段分为三个阶段，第一段从室温到150℃，保温2h；第二段从150℃到350℃，保温2h，第三段从350℃升温至800℃，保温3h，三段的升温速率均为5℃/min，氩气流速为60mL /min。
实施例6
将石墨采用改进的Hummers法制备成氧化石墨烯，称取80mg氧化石墨烯和26.67mg酸化碳纳米管加入80mL乙醇和水体积比为1:3的混合溶剂中溶解并超声得到均一溶液，向均一溶液中加入40mg硅粉、171.4mg氢氧化锂（LiOH·H2O），充分搅拌制得混合溶液；随后将混合溶液转入反应釜中，于160°C下水热反应20小时。将水热反应后的产物冷却、离心分离后用无水乙醇、蒸馏水洗涤后冷冻干燥，得到混合干粉。将混合干粉在通有氩气的管式气氛炉中进行梯度升温烧结，即得到产物碳纳米管/还原氧化石墨烯/硅酸锂复合负极材料。其中，升温段分为三个阶段，第一段从室温到150℃，保温30min；第二段从150℃到300℃，保温30min，第三段从300℃升温至700℃，保温4h，三段的升温速率均为5℃/min，氮气流速为100mL /min。
图1和图2为实施例4中采用的氧化石墨烯和酸化碳纳米管的TEM图片，图3为实施例4中制备的碳纳米管/还原氧化石墨烯/硅酸锂复合负极材料的TEM图片，对比图1、图2和图3可以明显看到，粒径平均分布在50nm以下的Li2SiO3均匀负载在碳纳米管/还原氧化石墨烯上。
将实施例4中制得的碳纳米管/还原氧化石墨烯/硅酸锂复合负极材料制备成电池进行恒流充放电测量。其中，电极的制作方法为：将复合负极材料、超导碳黑（SP）、SBR乳液、羧甲基纤维素钠（CMC）按质量比95.5:1.5:1.8:1.2，用水合浆，涂布在铜箔上，烘干、切片制成工作电极。
测试方法：将锂离子半电池中锂片作为参比电极，电解液选择1M六氟磷酸锂的碳酸乙烯酯/碳酸二甲酯(质量比1:1)混合液；电池充放电测试在Arbin BT-1电池测试系统上进行，电压区间选择为0.01~1.5V。充放电容量和充放电倍率均按活性物质质量来计算。
经过测试，采用实施例4中制得的碳纳米管/还原氧化石墨烯/硅酸锂复合材料制得的电池负极材料具有更高的电导率，在1C时具有878mAh·g-1的高初始容量、优异的倍率性能（当充电和放电在5C时，243mAh·g-1）和良好的循环稳定性（395 mAh·g-1，50圈后）。
对比测试：将实施例4中电极的制作方法中的复合负极材料换成石墨烯，进行电性能测试，测试结果见图4。根据图4可明显看出，除了复合材料具有更高的首次放电容量外，无论1C、2C还是5C放电容量均接近或超过石墨烯容量的2倍。同时复合材料具有良好的循环性能，在循环50圈后仍然能保持稳定的容量发挥，更印证了复合材料之间具有良好的稳定性。复合材料稳定的电性能表明复合材料直接构建了稳定连接。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种电池负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、将酸化碳纳米管和氧化石墨烯加入溶剂中混合均匀后，加入硅粉和氢氧化锂充分混合形成混合溶液；
b、将所述混合溶液于160-200℃水热反应8-20h；
c、将步骤b中水热反应制得的产物置于惰性气体或氮气中梯度升温烧结，所述梯度升温烧结分三段升温，三段升温的升温速率均为2-7℃/min，其中，第一段从室温升至100-150℃，保温0.5-2h；第二段从100-150℃升至300-350℃，保温0.5-2h；第三段从300-350℃升至400-800℃，恒温3-5h，制得碳纳米管/还原氧化石墨烯/硅酸锂复合负极材料。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯由石墨通过改进Hummers法制得，所述电池负极材料中，硅酸锂的粒径在50nm以下。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤a中，所述溶剂为乙醇和水按体积比1:1-1:4组成的混合溶剂；
在所述混合溶液中，所述氧化石墨烯的浓度为0.5-1.5mg/mL，所述氧化石墨烯和所述酸化碳纳米管的质量比为3:1-5:1，所述氧化石墨烯和所述硅粉的质量比为1:2-2:1。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤c的具体步骤为：将步骤b中水热反应制得的产物经过分离、洗涤、干燥后，置于惰性气体或氮气中烧结。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤c中，所述惰性气体或氮气的气体流速为50-100mL/min，所述惰性气体为氦气、氖气、氩气、氪气、氙气中的一种。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述惰性气体为氩气。
7.一种采用如权利要求1-6任一项所述的制备方法制得的电池负极材料。
8.如权利要求7所述的电池负极材料在制备锂离子电池中的应用。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110686589B (zh) * 2019-10-18 2021-03-26 南京理工大学 高灵敏度大应变柔性应变传感器及其制备方法
CN112054205A (zh) * 2020-09-28 2020-12-08 成都玉龙化工有限公司 一种导电添加剂及其制备方法
CN115020921A (zh) * 2022-08-10 2022-09-06 宁德卓高新材料科技有限公司 一种碳纳米管复合隔膜及其制备方法及应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105185956A (zh) * 2015-06-19 2015-12-23 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种海绵状硅石墨烯及碳纳米管复合负极材料的制备方法
CN107195884A (zh) * 2017-06-01 2017-09-22 河南理工大学 一种偏硅酸锂掺杂石墨烯锂离子电池负极材料及其制备方法
CN107768637A (zh) * 2017-10-16 2018-03-06 河源广工大协同创新研究院 一种多孔石墨烯/碳纳米管锂硫正极材料的制备方法
WO2018040542A1 (zh) * 2016-08-30 2018-03-08 华为技术有限公司 一种硅基复合负极片及其制备方法和锂离子二次电池
CN108365219A (zh) * 2018-01-31 2018-08-03 天津大学 一种石墨烯基锂离子电池负极材料的制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105185956A (zh) * 2015-06-19 2015-12-23 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种海绵状硅石墨烯及碳纳米管复合负极材料的制备方法
WO2018040542A1 (zh) * 2016-08-30 2018-03-08 华为技术有限公司 一种硅基复合负极片及其制备方法和锂离子二次电池
CN107195884A (zh) * 2017-06-01 2017-09-22 河南理工大学 一种偏硅酸锂掺杂石墨烯锂离子电池负极材料及其制备方法
CN107768637A (zh) * 2017-10-16 2018-03-06 河源广工大协同创新研究院 一种多孔石墨烯/碳纳米管锂硫正极材料的制备方法
CN108365219A (zh) * 2018-01-31 2018-08-03 天津大学 一种石墨烯基锂离子电池负极材料的制备方法

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