一种膨胀石墨-银复合负极材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种膨胀石墨

【技术实现步骤摘要】
一种膨胀石墨
‑
银复合负极材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及储能材料
，尤其涉及一种膨胀石墨
‑
银复合负极材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]金属锂具有高理论比容量(3860mAh g
‑1)和低电化学电位(
‑
3.04V)，是目前应用广泛的高能量密度固态电池负极。但是，金属锂易与电解质发生副反应，导致电池库伦效率降低、循环寿命缩短，甚至发生燃烧、爆炸等恶性安全事故。影响性能和发生安全事故的根本原因在于，锂金属电池在放电过程中，金属锂的不均匀沉积，导致在金属锂一侧锂枝晶的生长，锂枝晶刺穿隔膜，造成电池短路，引发安全问题，存在安全隐患，阻碍了锂金属电池的商业化应用。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是：为了解决现有技术中锂金属电池放电过程中在金属锂一侧易于生长锂枝晶的问题，本专利技术提供一种膨胀石墨
‑
银复合负极材料及其制备方法，该制备方法利用银可降低锂的成核能这一特性，促进金属锂的均匀沉积，解决现有技术中锂金属电池在放电过程中在金属锂一侧易于生长锂枝晶的问题，从而提高固态电池的性能。
[0004]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0005]一种膨胀石墨
‑
银复合负极材料的制备方法，包括如下步骤：
[0006]S1：以无机酸和鳞片石墨为原料，制备膨胀石墨；
[0007]S2：将所述膨胀石墨分散于乙醇和水的混合溶剂中，得到分散液；
[0008]S3：在所述分散液中加入硝酸银，室温搅拌反应，得到第一反应混合液；
[0009]S4：向所述第一反应混合液中加入氢氧化钠水溶液，室温搅拌反应，得到第二反应混合液；
[0010]S5：向所述第二反应混合液中逐滴加入羟胺水溶液，室温搅拌反应，得到第三反应混合液；
[0011]S6：对所述第三反应混合液进行离心，收集产物，并用去离子水将所述产物洗涤至中性，得到洗涤后的产物；
[0012]S7：对所述洗涤后的产物进行真空干燥，得到膨胀石墨
‑
银复合负极材料。
[0013]可选地，步骤S1包括：在硫酸和硝酸组成的混合酸中加入鳞片石墨，升温至50℃，搅拌反应；反应结束后离心收集产物，洗涤至中性，干燥，得到可膨胀石墨；将所述可膨胀石墨于500
‑
1100℃保温1
‑
15min，得到膨胀石墨。
[0014]可选地，所述混合酸中硫酸与硝酸的体积比为8:(1～4)；每毫升所述混合酸中所述鳞片石墨的质量为100～500mg。
[0015]可选地，步骤S1中的搅拌反应时间为4～12小时；干燥温度为80℃。
[0016]可选地，所述混合溶剂中水和乙醇的体积比为12：(0～4)；每毫升所述混合溶剂中所述膨胀石墨的加入量为10～100mg。
[0017]可选地，所述膨胀石墨与所述硝酸银的质量比为4:(1～3)。
[0018]可选地，所述氢氧化钠水溶液的浓度为4mM，所述氢氧化钠水溶液与所述混合溶剂的体积比为加入量为(1～4)：10。
[0019]可选地，所述羟胺水溶液的浓度为5mM，所述羟胺水溶液与所述混合溶剂的体积比为加入量为(0.1～0.3)：10。
[0020]可选地，步骤S3中的搅拌反应时间为1～8小时；步骤S4中的搅拌反应时间为20～60min；步骤S5中的搅拌反应时间为4～10小时。
[0021]本专利技术的另一目的在于提供一种膨胀石墨
‑
银复合负极材料，通过如上所述的膨胀石墨
‑
银复合负极材料的制备方法进行制备。
[0022]本专利技术的有益效果是：
[0023]本专利技术提供的膨胀石墨
‑
银复合负极材料的制备方法，具有操作简单、成本低、适用性广的优势；制备过程中以膨胀石墨为炭基质，以硝酸银为银源来制备无锂化银炭负极材料，即膨胀石墨
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银复合负极材料，该复合负极材料中的银能够降低锂的成核能，从而在锂金属电池放电过程中促进金属锂的均匀沉积，避免在金属锂一侧锂枝晶生长，减少安全隐患，提高固态电池的性能；并且，该复合负极材料中的炭材料一方面可以促进银纳米颗粒的均匀分散，防止银在充放电过程中的团聚，另一方面可以作为锂金属沉积的三维主体，进一步提高金属锂沉积的均匀性，进而进一步减少安全隐患，提高固态电池的性能。
附图说明
[0024]下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。
[0025]图1是本专利技术实施例1中鳞片石墨的扫描电子显微镜图；
[0026]图2是本专利技术实施例1中膨胀石墨的扫描电子显微镜图；
[0027]图3是本专利技术实施例1中膨胀石墨
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银复合负极材料的扫描电子显微镜图；
[0028]图4是本专利技术实施例1中膨胀石墨
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银复合负极材料的固态全电池循环性能图；
[0029]图5是本专利技术实施例3中膨胀石墨
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银复合负极材料的固态全电池循环性能图；
[0030]图6是本专利技术实施例4中膨胀石墨
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银复合负极材料的固态全电池循环性能图；
[0031]图7是本专利技术实施例6中膨胀石墨
‑
银复合负极材料的固态全电池循环性能图。
具体实施方式
[0032]现在对本专利技术作进一步详细的说明。下面描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制，基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0033]为解决现有技术中锂金属电池放电过程中在金属锂一侧易于生长锂枝晶的问题，本专利技术提供一种膨胀石墨
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银复合负极材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
[0034]S1：以无机酸和鳞片石墨为原料，制备膨胀石墨；
[0035]S2：将膨胀石墨分散于乙醇和水的混合溶剂中，得到分散液；
[0036]S3：在分散液中加入硝酸银，室温搅拌反应，得到第一反应混合液；
[0037]S4：向第一反应混合液中加入氢氧化钠水溶液，室温搅拌反应，得到第二反应混合液；
[0038]S5：向第二反应混合液中逐滴加入羟胺水溶液，室温搅拌反应，得到第三反应混合液；
[0039]S6：对第三反应混合液进行离心，收集产物，并用去离子水将产物洗涤至中性，得到洗涤后的产物；
[0040]S7：对洗涤后的产物进行真空干燥，得到膨胀石墨
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银复合负极材料。
[0041]本专利技术提供的膨胀石墨
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银复合负极材料的制备方法，具有操作简单、成本低、适用性广的优势；制备过程中以膨胀石墨为炭基质，以硝酸银为银源来制备无锂化银炭负极材料，即膨胀石墨
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银复合负极材料，该复合负极材料中的银能够本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种膨胀石墨
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银复合负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：以无机酸和鳞片石墨为原料，制备膨胀石墨；S2：将所述膨胀石墨分散于乙醇和水的混合溶剂中，得到分散液；S3：在所述分散液中加入硝酸银，室温搅拌反应，得到第一反应混合液；S4：向所述第一反应混合液中加入氢氧化钠水溶液，室温搅拌反应，得到第二反应混合液；S5：向所述第二反应混合液中逐滴加入羟胺水溶液，室温搅拌反应，得到第三反应混合液；S6：对所述第三反应混合液进行离心，收集产物，并用去离子水将所述产物洗涤至中性，得到洗涤后的产物；S7：对所述洗涤后的产物进行真空干燥，得到膨胀石墨
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银复合负极材料。2.如权利要求1所述的膨胀石墨
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银复合负极材料的制备方法，其特征在于，步骤S1包括：在硫酸和硝酸组成的混合酸中加入鳞片石墨，升温至50℃，搅拌反应；反应结束后离心收集产物，洗涤至中性，干燥，得到可膨胀石墨；将所述可膨胀石墨于500
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1100℃保温1
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15min，得到膨胀石墨。3.如权利要求2所述的膨胀石墨
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银复合负极材料的制备方法，其特征在于，所述混合酸中硫酸与硝酸的体积比为8:(1～4)；每毫升所述混合酸中所述鳞片石墨的质量为100～500mg。4.如权利要求2所述的膨胀石墨
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银复合负极材...

【专利技术属性】
技术研发人员：王瑨，谢皎，
申请(专利权)人：成都佰思格科技有限公司，
类型：发明
国别省市：