CN111048750A - 一种石墨烯气凝胶/金属锂复合负极材料及其制备方法 - Google Patents

一种石墨烯气凝胶/金属锂复合负极材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种石墨烯气凝胶/金属锂复合负极材料及其制备方法，属于锂金属电池技术领域。本发明所述复合负极材料以具有上下连通垂直孔道的石墨烯气凝胶为三维多孔骨架，金属锂填充在三维多孔骨架内部，石墨烯气凝胶的上下连通垂直孔道有利于离子向材料内部扩散，抑制因导电宿体形成等势体而产生的枝晶问题，同时三维多孔骨架能够有效限制电化学循环过程中的体积膨胀问题，并且三维多孔骨架的高比表面积能有效减小实际电流密度，从而抑制锂枝晶的生长；另外，该复合负极材料的制备过程操作且易于实现，为锂金属二次电池早日实现商业化提供了新的可能。

Description

一种石墨烯气凝胶/金属锂复合负极材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种石墨烯气凝胶/金属锂复合负极材料及其制备方法，属于锂金属电池技术领域。
背景技术
商业化锂离子电池自问世以来给人们的生活带来了翻天覆地的变化。然而，随着新能源动力汽车的快速发展，人们对锂离子电池的能量密度提出了更高的要求。近年来，锂金属负极因其具有高的质量比容量(3860mAh/g1)以及较低的还原电位(-3.04V)而得到极大关注。
虽然锂金属负极具有诸多优点，但锂金属负极的发展也存在着一些问题和挑战。其中，阻碍锂金属负极发展的最大挑战是安全性和稳定性问题。在电池充放电循环过程中，由于金属锂在负极表面沉积的不均匀性，会形成树枝状锂枝晶。一方面，锂枝晶的持续生长会刺穿隔膜，造成电池的内部短路，导致电池热失控，从而引发安全问题。另一方面，锂枝晶的不断生长会破坏固体电解质界面膜(SEI膜)，裸露的锂枝晶会与电解液发生反应，增加界面阻抗，降低负极的库伦效率。同时，巨大的体积变化是锂金属负极的另一大挑战，由于金属锂负极自身无骨架结构的特点，锂金属负极在循环过程中的体积变化趋向于无限大，巨大的体积膨胀和收缩进一步破坏SEI膜，最终导致容量的进一步衰减，大大降低电池的使用寿命。
为了解决上述问题，研究者们进行了大量的研究，主要集中在对锂负极的保护和改性方面。Zhang等人利用有机电解液添加剂改善SEI膜的方法来抑制锂枝晶的生长，在传统酯类电解液中加入5％FEC，使锂负极表面形成一层致密稳定的富含LiF的SEI膜，实现锂离子的均匀沉积(Zhang XQ,Cheng XB,Chen X,et al.Fluoroethylene CarbonateAdditives to Render Uniform Li Deposits in Lithium Metal Batteries[J].Advanced Functional Materials.2017,27(10):1605989.)。Li等人在锂金属表面包覆一层薄的Li3PO4作为人造SEI膜，具有高杨氏模量的Li导电Li3PO4层可以有效地减少Li金属与电解质之间的副反应，并且可以在循环期间抑制锂金属电池中的锂枝晶生长(Li NW,YinYX,Yang CP,et al.An Artificial Solid Electrolyte Interphase Layer for StableLithium Metal Anodes[J].Advanced materials.2015,27:5241-5247.)。上述研究都在一定程度上解决了抑制锂枝晶生长的问题，但并没有有效解决由于锂金属负极自身无骨架结构引发的体积膨胀问题。因此，解决锂金属负极枝晶生长的同时缓解锂负极体积膨胀的问题，对锂金属电池走向实际应用有相当重要的意义。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种石墨烯气凝胶/金属锂复合负极材料，该复合负极材料以具有上下连通垂直孔道的石墨烯气凝胶为骨架，金属锂填充在石墨烯气凝胶的垂直孔道内，石墨烯气凝胶的上下连通垂直孔道有利于离子向材料内部扩散，抑制因导电宿体形成等势体而产生的枝晶问题，同时石墨烯气凝胶骨架能够有效限制电化学循环过程中的体积膨胀问题；
本发明的目的之二在于提供一种石墨烯气凝胶/金属锂复合负极材料的制备方法，采用水热自组装、垂直冷冻干燥以及低温煅烧的方法进行制备，该方法操作简单，制备过程容易控制。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种石墨烯气凝胶/金属锂复合负极材料，所述复合负极材料以具有上下连通垂直孔道的石墨烯气凝胶为骨架，金属锂填充在石墨烯气凝胶的垂直孔道内部；
其中，石墨烯气凝胶垂直孔道的孔径为10μm～50μm，金属锂在所述复合负极材料中的质量分数不小于90％。
进一步地，石墨烯气凝胶的比表面积优选200m2/g～500m2/g。
本发明所述石墨烯气凝胶/金属锂复合负极材料的制备方法，具体步骤如下，
向氧化石墨烯的水溶液中加入还原剂后，先在50℃～80℃下水热反应3h～5h，然后置于水醇溶液中渗析除去残余的还原剂，再转移至预先放置在液氮上的铜板上进行垂直冷冻，冷冻至上表面出现结冰现象，再转移到冻干机中进行冷冻干燥，最后置于300℃～600℃下煅烧2h～4h，得到具有上下连通垂直孔道的石墨烯气凝胶；采用电沉积的方法在石墨烯气凝胶的垂直孔道中沉积金属锂，得到石墨烯气凝胶/金属锂复合负极材料。
进一步地，还原剂选用抗坏血酸、氯化铵、乙二胺或亚硫酸氢钠，还原剂与氧化石墨烯的质量比优选1～5:1。
进一步地，水醇溶液是水与无水乙醇按照10～30:1的体积比配制而成的。
进一步地，将石墨烯气凝胶、金属锂、隔膜以及电解液组装成电池后进行放电，放电完成后拆除电池，取出气凝胶并进行洗涤、干燥，得到石墨烯气凝胶/金属锂复合负极材料。其中，放电的电流密度优选0.5mA/cm2～1mA/cm2，而放电时间由金属锂的沉积量决定。
本发明所述石墨烯气凝胶/金属锂复合负极材料作为锂金属电池的负极使用时，优选使用醚类电解液。
有益效果：
(1)本发明所述石墨烯气凝胶/金属锂复合负极材料中，将金属锂填充在石墨烯气凝胶的垂直孔道中，这是因为石墨烯气凝胶中上下连通的垂直孔道，有利于诱导锂离子向材料内部迁移，避免因高导电性的宿体材料形成等势体而形成锂枝晶；同时，石墨烯气凝胶中上下连通的垂直孔道结构能有效缓解电池循环过程中的体积变化问题，能够提高电池的安全性和稳定性；另外，石墨烯气凝胶的高比表面积能有效减小实际电流密度，从而抑制锂枝晶的生长。
(2)本发明所述石墨烯气凝胶/金属锂复合负极材料作为锂金属二次电池的负极使用，具有高容量、高库伦效率和高稳定性的特点，为锂金属二次电池早日实现商业化提供了新的可能。
(3)本发明采用易实现的水热自组装、垂直冷冻干燥以及低温煅烧的过程得到具有上下连通垂直孔道的石墨烯气凝胶，再通过电沉积方法在石墨烯气凝胶的垂直孔道中沉积锂金属，得到本发明所述复合负极材料，该方法制备过程容易控制，而且操作简单易于实现。
附图说明
图1为实施例1制得的石墨烯气凝胶的扫描电子显微镜(SEM)图。
图2是采用实施例1制得的石墨烯气凝胶作为集流体组装的半电池在1mA/cm2电流密度下的电压-容量图。
图3是采用实施例1制得的石墨烯气凝胶作为集流体组装的半电池与采用铜箔作为集流体组装的半电池在1mA/cm2电流密度下的循环效率对比图。
图4是采用实施例1制得的石墨烯气凝胶/金属锂复合负极材料作为正负极组装的对电池在1mA/cm2电流密度下的充放电曲线图。
图5是采用实施例1制得的石墨烯气凝胶/金属锂复合负极材料作为正负极组装的对电池在1mA/cm2电流密度下循环1000周后负极表面扫描电子显微镜(SEM)图。
图6为纯金属锂片作为正负极组装的对电池在1mA/cm2电流密度下的充放电曲线图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步阐述，其中，所述方法如无特别说明均为常规方法，所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径而得。
以下实施例中：
SEM测试：使用场发射扫描电子显微镜(FEI，Quanata 200f)，加速电压为20kV。
CR 2016纽扣对电池的组装：以实施例制备的石墨烯气凝胶/金属锂复合负极材料作为正负极，所用隔膜为Celgard隔膜，电解液为1,3-二氧戊环(DOL)/乙二醇二甲醚(DME)基二(三氟甲基磺酸)亚胺锂(LiTFSI)，在氩气手套箱内组装成对电池；其中，1,3-二氧戊环/乙二醇二甲醚基二(三氟甲基磺酸)亚胺锂简记为LiTFSI-DOL+DME，LiTFSI的浓度为1mol/L，DOL与DME的体积比为1:1；
CR 2016纽扣半电池的组装：以实施例中制备的石墨烯气凝胶作为集流体，金属锂作为负极，所用隔膜为Celgard隔膜，电解液为LiTFSI-DOL+DME，在氩气手套箱内组装成半电池。
电化性能测试：采用Land电池测试系统对所组装的电池进行电化学测试。
实施例1
(1)将含有50mg氧化石墨烯且浓度为10mg/mL的氧化石墨烯溶液加入3mL去离子水中，磁力搅拌30min后超声120min，得到氧化石墨烯的水溶液；
(2)先将50mg抗坏血酸溶于4.5mL去离子水中，再在磁力搅拌下加入氧化石墨烯的水溶液中，继续搅拌30min后超声30min，得到混合溶液；
(3)将混合溶液分批转移到直径为55mm小培养皿中，每次转移4.4mL，然后在60℃下水热反应4h，得到中间产物；先将中间产物置于水醇溶液(V水：V无水乙醇＝15:1)中渗析6h，再转移至预先放置在液氮上的铜板上进行垂直冷冻，冷冻3min表层出现结冰现象，然后转移到冻干机中冷冻干燥36h，最后置于400℃下煅烧2h，得到具有上下连通垂直孔道的石墨烯气凝胶；
(4)将石墨烯气凝胶、金属锂、Celgard隔膜以及LiTFSI-DOL+DME电解液组成成CR2032纽扣电池，以0.5mA/cm2的电流密度放电20h后，拆除CR 2032纽扣电池，使用DOL溶液清洗气凝胶上表面的残留杂质，静置晾干，获得石墨烯气凝胶/金属锂复合负极材料。
由图1的SEM测试可知，步骤(3)中制备的石墨烯气凝胶具有上下连通的垂直孔道，垂直孔道分布较均匀，且垂直孔道的孔径约为30um；经过氮气脱吸附表征，所制备的石墨烯气凝胶的比表面积为302m2/g。
采用步骤(3)中制备的石墨烯气凝胶作为集流体组装成CR 2016纽扣半电池，在1mA/cm2的电流密度下进行恒电流充放电性能测试。从图2的电压-容量图可以看出，半电池的循环过电位仅有20mv左右，经过10周、30周、50周以及200周的循环后，电池的过电位没有明显的变化，说明所制备的石墨烯气凝胶具有良好的导电性，降低了过电位，而且循环稳定性较好。从图3的循环效率图可以看出，循环200周后电池的循环效率基本没有衰减，仍保持在98％以上，即采用石墨烯气凝胶作为集流体明显提高了电池的库伦效率，说明了所制备的石墨烯气凝胶可以有效的限制金属锂在循环过程中“死锂”的产生。
采用本实施例所制备的石墨烯气凝胶/金属锂复合负极材料作为正负极组装成CR2016纽扣对电池，在1mA/cm2的电流密度下进行恒电流充放电性能测试。从图4的充放电曲线中可以看出，循环800h后仍然可以保持30mV左右的过电位。从图5的SEM图中可以看出，循环1000周后，石墨烯气凝胶/金属锂复合负极材料表面仍然非常致密平整，没有明显的锂枝晶产生，说明所制备的复合负极材料能够抑制锂枝晶生长。
在本实施例的基础上，将作为正负极的石墨烯气凝胶/金属锂复合负极材料替换成纯金属锂组装成CR 2016纽扣对电池，在1mA/cm2的电流密度下进行恒电流充放电性能测试。从图6的充放电曲线中可以看出，循环250h后发生了微短路，而循环260h后即发生短路，并且循环过程非常不稳定，过电位出现了明显的波动。
实施例2
(1)将含有50mg氧化石墨烯且浓度为10mg/mL的氧化石墨烯溶液加入3mL去离子水中，磁力搅拌30min后超声120min，得到氧化石墨烯的水溶液；
(2)先将75mg抗坏血酸溶于4.5mL去离子水中，再在磁力搅拌下加入氧化石墨烯的水溶液中，继续搅拌30min后超声30min，得到混合溶液；
(3)将混合溶液分批转移到直径为55mm小培养皿中，每次转移4.4mL，然后在100℃下水热反应4h，得到中间产物；先将中间产物置于水醇溶液(V水：V无水乙醇＝30:1)中渗析6h，再转移至预先放置在液氮上的铜板上进行垂直冷冻，冷冻3min表层出现结冰现象，然后转移到冻干机中冷冻干燥36h，最后置于400℃下煅烧2h，得到具有上下连通垂直孔道的石墨烯气凝胶；
(4)将石墨烯气凝胶、金属锂、Celgard隔膜以及LiTFSI-DOL+DME电解液组成成CR2032纽扣电池，以0.5mA/cm2的电流密度放电20h后，拆除CR 2032纽扣电池，使用DOL溶液清洗气凝胶上表面的残留杂质，静置晾干，获得石墨烯气凝胶/金属锂复合负极材料。
本实施例步骤(3)中制备的石墨烯气凝胶具有上下连通的垂直孔道，垂直孔道分布较均匀，且垂直孔道的孔径约为30um；经过氮气脱吸附表征，所制备的石墨烯气凝胶的比表面积为302m2/g。
采用本实施例所制备的石墨烯气凝胶/金属锂复合负极材料作为正负极组装成CR2016纽扣对电池，在1mA/cm2的电流密度下进行恒电流充放电性能测试。循环800h后仍然可以保持30mV左右的过电位，而且循环1000周后石墨烯气凝胶/金属锂复合负极材料表面仍然非常致密平整，没有明显的锂枝晶产生，说明所制备的复合负极材料能够抑制锂枝晶生长。
实施例3
(1)将含有50mg氧化石墨烯且浓度为10mg/mL的氧化石墨烯溶液加入3mL去离子水中，磁力搅拌30min后超声120min，得到氧化石墨烯的水溶液；
(2)先将50mg抗坏血酸溶于4.5mL去离子水中，再在磁力搅拌下加入氧化石墨烯的水溶液中，继续搅拌30min后超声30min，得到混合溶液；
(3)将混合溶液分批转移到直径为55mm小培养皿中，每次转移4.4mL，然后在60℃下水热反应3h，得到中间产物；先将中间产物置于水醇溶液(V水：V无水乙醇＝15:1)中渗析6h，再转移至预先放置在液氮上的铜板上进行垂直冷冻，冷冻3min表层出现结冰现象，然后转移到冻干机中冷冻干燥36h，最后置于400℃下煅烧2h，得到具有上下连通垂直孔道的石墨烯气凝胶；
(4)将石墨烯气凝胶、金属锂、Celgard隔膜以及LiTFSI-DOL+DME电解液组成成CR2032纽扣电池，以0.5mA/cm2的电流密度放电20h后，拆除CR 2032纽扣电池，使用DOL溶液清洗气凝胶上表面的残留杂质，静置晾干，获得石墨烯气凝胶/金属锂复合负极材料。
本实施例步骤(3)中制备的石墨烯气凝胶具有上下连通的垂直孔道，垂直孔道分布较均匀，且垂直孔道的孔径约为30um；经过氮气脱吸附表征，所制备的石墨烯气凝胶的比表面积为302m2/g。
采用本实施例所制备的石墨烯气凝胶/金属锂复合负极材料作为正负极组装成CR2016纽扣对电池，在1mA/cm2的电流密度下进行恒电流充放电性能测试。循环800h后仍然可以保持30mV左右的过电位，而且循环1000周后石墨烯气凝胶/金属锂复合负极材料表面仍然非常致密平整，没有明显的锂枝晶产生，说明所制备的复合负极材料能够抑制锂枝晶生长。
实施例4
(1)将含有50mg氧化石墨烯且浓度为10mg/mL的氧化石墨烯溶液加入3mL去离子水中，磁力搅拌30min后超声120min，得到氧化石墨烯的水溶液；
(2)先将50mg抗坏血酸溶于4.5mL去离子水中，再在磁力搅拌下加入氧化石墨烯的水溶液中，继续搅拌30min后超声30min，得到混合溶液；
(3)将混合悬溶液分批转移到直径为55mm小培养皿中，每次转移4.4mL，然后在60℃下水热反应4h，得到中间产物；先将中间产物置于水醇溶液(V水：V无水乙醇＝30:1)中渗析6h，再转移至预先放置在液氮中铜板上进行垂直冷冻，冷冻10min表层出现结冰现象，然后转移到冻干机中冷冻干燥36h，最后置于400℃下煅烧2h，得到具有上下连通垂直孔道的石墨烯气凝胶；
(4)将石墨烯气凝胶、金属锂、Celgard隔膜以及LiTFSI-DOL+DME电解液组成成CR2032纽扣电池，以0.5mA/cm2的电流密度放电20h后，拆除CR 2032纽扣电池，使用DOL溶液清洗气凝胶上表面的残留杂质，静置晾干，获得石墨烯气凝胶/金属锂复合负极材料。
本实施例步骤(3)中制备的石墨烯气凝胶具有上下连通的垂直孔道，垂直孔道分布较均匀，且垂直孔道的孔径约为30um；经过氮气脱吸附表征，所制备的石墨烯气凝胶的比表面积为302m2/g。
采用本实施例所制备的石墨烯气凝胶/金属锂复合负极材料作为正负极组装成CR2016纽扣对电池，在1mA/cm2的电流密度下进行恒电流充放电性能测试。循环800h后仍然可以保持30mV左右的过电位，而且循环1000周后石墨烯气凝胶/金属锂复合负极材料表面仍然非常致密平整，没有明显的锂枝晶产生，说明所制备的复合负极材料能够抑制锂枝晶生长。
实施例5
(1)将含有50mg氧化石墨烯且浓度为10mg/mL的氧化石墨烯溶液加入3mL去离子水中，磁力搅拌30min后超声120min，得到氧化石墨烯的水溶液；
(2)先将50mg抗坏血酸溶于4.5mL去离子水中，再在磁力搅拌下加入氧化石墨烯的水溶液中，继续搅拌30min后超声30min，得到混合溶液；
(3)将混合溶液分批转移到直径为55mm小培养皿中，每次转移4.4mL，然后在60℃下水热反应4h，得到中间产物；先将中间产物置于水醇溶液(V水：V无水乙醇＝30:1)中渗析6h，再转移至预先放置在液氮上的铜板上进行垂直冷冻，冷冻3min表层出现结冰现象，然后转移到冻干机中冷冻干燥48h，最后置于400℃下煅烧2h，得到具有上下连通垂直孔道的石墨烯气凝胶；
(4)将石墨烯气凝胶、金属锂、Celgard隔膜以及LiTFSI-DOL+DME电解液组成成CR2032纽扣电池，以0.5mA/cm2的电流密度放电20h后，拆除CR 2032纽扣电池，使用DOL溶液清洗气凝胶上表面的残留杂质，静置晾干，获得石墨烯气凝胶/金属锂复合负极材料。
本实施例步骤(3)中制备的石墨烯气凝胶具有上下连通的垂直孔道，垂直孔道分布较均匀，且垂直孔道的孔径约为30um；经过氮气脱吸附表征，所制备的石墨烯气凝胶的比表面积为302m2/g。
采用本实施例所制备的石墨烯气凝胶/金属锂复合负极材料作为正负极组装成CR2016纽扣对电池，在1mA/cm2的电流密度下进行恒电流充放电性能测试。循环800h后仍然可以保持30mV左右的过电位，而且循环1000周后石墨烯气凝胶/金属锂复合负极材料表面仍然非常致密平整，没有明显的锂枝晶产生，说明所制备的复合负极材料能够抑制锂枝晶生长。
对比例1
(1)将含有50mg氧化石墨烯且浓度为10mg/mL的氧化石墨烯溶液加入3mL去离子水中，磁力搅拌30min后超声120min，得到氧化石墨烯的水溶液；
(2)先将50mg抗坏血酸溶于4.5mL去离子水中，再在磁力搅拌下加入氧化石墨烯的水溶液中，继续搅拌30min后超声30min，得到混合溶液；
(3)将混合溶液分批转移到直径为55mm小培养皿中，每次转移4.4mL，然后在60℃下水热反应4h，得到中间产物；先将中间产物置于水醇溶液(V水：V无水乙醇＝30:1)中渗析6h，再转移至预先放置在液氮上的铜板上进行垂直冷冻，冷冻3min表层出现结冰现象，然后转移到冻干机中冷冻干燥48h，最后置于1000℃下煅烧2h，得到具有上下连通垂直孔道的高温煅烧石墨烯气凝胶；
(4)将高温煅烧石墨烯气凝胶、金属锂、Celgard隔膜以及LiTFSI-DOL+DME电解液组成成CR 2032纽扣电池，以0.5mA/cm2的电流密度放电20h后，拆除CR 2032纽扣电池，使用DOL溶液清洗气凝胶上表面的残留杂质，静置晾干，获得高温煅烧石墨烯气凝胶/金属锂复合负极材料。
本对比例步骤(3)中制备的高温煅烧石墨烯气凝胶具有上下连通的垂直孔道，垂直孔道分布较均匀，且垂直孔道的孔径约为30um；经过氮气脱吸附表征，所制备的高温煅烧石墨烯气凝胶的比表面积为302m2/g。
采用本对比例所制备的高温煅烧石墨烯气凝胶作为集流体组装成CR 2016纽扣半电池，在1mA/cm2的电流密度下进行恒电流充放电性能测试，首周循环效率为82％，循环200周后，库伦效率出现明显衰减。
采用本对比例所制备的高温煅烧石墨烯气凝胶/金属锂复合负极材料作为正负极组装成CR 2016纽扣对电池，在1mA/cm2的电流密度下进行恒电流充放电性能测试，循环400h后发生短路。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种石墨烯气凝胶/金属锂复合负极材料，其特征在于：所述复合负极材料以具有上下连通垂直孔道的石墨烯气凝胶为骨架，金属锂填充在石墨烯气凝胶的垂直孔道内部；
其中，石墨烯气凝胶垂直孔道的孔径为10μm～50μm，金属锂在所述复合负极材料中的质量分数不小于90％。
2.根据权利要求1所述的石墨烯气凝胶/金属锂复合负极材料，其特征在于：石墨烯气凝胶的比表面积为200m2/g～500m2/g。
3.一种如权利要求1或2所述的石墨烯气凝胶/金属锂复合负极材料的制备方法，其特征在于：所述方法步骤如下，
向氧化石墨烯的水溶液中加入还原剂后，先在50℃～80℃下水热反应3h～5h，然后置于水醇溶液中渗析除去残余的还原剂，再转移至预先放置在液氮上的铜板上进行垂直冷冻，冷冻至上表面出现结冰现象，再转移到冻干机中进行冷冻干燥，最后置于300℃～600℃下煅烧2h～4h，得到具有上下连通垂直孔道的石墨烯气凝胶；采用电沉积的方法在石墨烯气凝胶的垂直孔道中沉积金属锂，得到石墨烯气凝胶/金属锂复合负极材料。
4.根据权利要求3所述的石墨烯气凝胶/金属锂复合负极材料的制备方法，其特征在于：还原剂选用抗坏血酸、氯化铵、乙二胺或亚硫酸氢钠，还原剂与氧化石墨烯的质量比为1～5:1。
5.根据权利要求3所述的石墨烯气凝胶/金属锂复合负极材料的制备方法，其特征在于：水醇溶液是水与无水乙醇按照10～30:1的体积比配制而成的。
6.根据权利要求3所述的石墨烯气凝胶/金属锂复合负极材料的制备方法，其特征在于：将石墨烯气凝胶、金属锂、隔膜以及电解液组装成电池后进行放电，放电完成后拆除电池，取出气凝胶并进行洗涤、干燥，得到石墨烯气凝胶/金属锂复合负极材料。
7.根据权利要求6所述的石墨烯气凝胶/金属锂复合负极材料的制备方法，其特征在于：放电的电流密度为0.5mA/cm2～1mA/cm2。
8.一种如权利要求1或2所述的石墨烯气凝胶/金属锂复合负极材料的应用，其特征在于：所述石墨烯气凝胶/金属锂复合负极材料作为锂金属电池的负极使用时，选用醚类电解液。
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