本发明专利技术属于锂电池负极材料制备技术领域，具体涉及一种高倍率银纳米粒子修饰rGO改性硬碳负极材料及其制备方法；本发明专利技术采用高导电性的过渡金属银和单层氧化石墨烯对硬碳材料进行改性处理，制备了一款具有高倍率性能和长循环性能的锂离子动力电池用改性硬碳负极。该负极在高电压时有良好的吸脱附能力，其更低的阻抗也降低了复合材料的电极极化，构建特殊的多维自支撑导电结构网络，通过提升硬碳的导电性能，在提升其比容量的同时改善其大倍率电流充放电能力，从而使该改性材料满足高功率锂离子电池需求。电池需求。电池需求。
【技术实现步骤摘要】
lithium
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ion batteryanode architecture:silver nanoparticle
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decorated SnO2/NiO nanotubes[J].ACS Nano,2016,
[0008]10(12):11317
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11326.
[0009][3]NAM S H.Ag or Au nanoparticle
‑
embedded one
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dimensional composite TiO2nanofibersprepared via electrospinning for use in lithium
‑
ion batteries[J].ACS Applied Materials&
[0010]Interfaces,2010,2(7):2046
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coated three
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dimensionalmacroporous silicon[J].Advanced materials,2010,22(20):2247
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ion batteries[J].Journal of Energy Chemistry,2020,42:91
‑
107.
技术实现思路
[0013]为解决上述现有技术存在的不足和缺点，本专利技术的目的在于提供一种高倍率银纳米粒子修饰rGO改性硬碳负极材料及其制备方法。
[0014]本专利技术采取的技术方案是：
[0015]一种高倍率银纳米粒子修饰rGO改性硬碳负极材料的制备方法，包括以下步骤：
[0016](1)分别将0.02
‑
0.1g氧化石墨烯、0.01
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1.2g聚乙烯吡咯烷酮、0.02
‑
1.0g硝酸银、2g硬碳超声分散于乙二醇中制备得到氧化石墨烯/乙二醇溶液、聚乙烯吡咯烷酮/乙二醇溶液、硝酸银/乙二醇溶液、硬碳/乙二醇溶液；
[0017](2)将氧化石墨烯/乙二醇溶液加热至100
‑
180℃，缓慢加入聚乙烯吡咯烷酮/乙二醇溶液、硝酸银/乙二醇溶液，将温度升至100
‑
180℃反应0.5
‑
2h后得到过渡金属银纳米粒子掺杂氧化石墨烯前驱体溶液；
[0018](3)在过渡金属银纳米粒子掺杂氧化石墨烯前驱体溶液中加入硬碳/乙二醇溶液，搅拌均匀后将反应液注入高温反应釜中，在100
‑
180℃高温烘箱中反应2
‑
8h；反应结束后，将反应液倒入无水乙醇后在1000
‑
6000rpm转速下离心2
‑
8min，用去离子水洗涤3
‑
5次后，在80℃鼓风烘箱中烘干即得到高倍率银纳米粒子修饰还原氧化石墨烯改性硬碳负极材料。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0020]本专利技术采用高导电性的过渡金属银和单层氧化石墨烯对硬碳材料进行改性处理，制备了一款具有高倍率性能和长循环性能的锂离子动力电池用改性硬碳负极。该负极在高电压时有良好的吸脱附能力，其更低的阻抗也降低了复合材料的电极极化，构建特殊的多维自支撑导电结构网络，通过提升硬碳的导电性能，在提升其比容量的同时改善其大倍率电流充放电能力，从而使该改性材料满足高功率锂离子电池需求。本方法使用简单的化学还原和水热法，能快速大规模的进行制备。
[0021]本专利技术通过多元醇原位生长法在氧化石墨烯表面生长出阵列排布的银纳米粒子，再将其与硬碳材料复合制备得到了银纳米粒子修饰还原氧化石墨烯(Ag@HC)改性硬碳复合材料。通过对所制得的复合材料进行充放电测试、倍率测试、循环测试、循环伏安测试等一
系列电化学测试，研究了不同比例的银纳米粒子修饰还原氧化石墨烯对复合材料的电化学性能影响。结果表明：银纳米粒子修饰还原氧化石墨烯可以明显提升材料在高倍率下的放电比容量和循环容量保持率，当添加量为15％～25％的Ag@rGO复合硬碳材料表现出最佳电化学性能，在20C倍率下可逆容量达148mAh/g，比未添加Ag@rGo的样品比容量提升了55.8％，在1C倍率下循环200次后，容量保持率从未添加的85.7％提升至96.8％。
附图说明
[0022]图1为实施例1
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5样品的X射线衍射(XRD)图。
[0023]图2为实施例1
‑
5的复合材料的SEM图。
[0024]图3为实施例4样品的透射电镜扫描结果；其中(a)
‑
(c)为透射电镜图，(d)为Mapping图。
[0025]图4为为不同Ag@RGO添加量制备的ARHC复合材料在0.2C倍率下的首圈充放电曲线。
[0026]图5为不同Ag@rGO添加量制备的ARHC复合材料的首圈循环伏安曲线。
[0027]图6为不同Ag@rGO添加量制备的复合材料在0.2C、0.5C、1C、2C、5C、10C、20C倍率下的循环性能图。
[0028]图7为不同Ag@rGO添加量制备的复合材料的循环性能图。
[0029]图8为不同Ag@rGO添加量制备的复合样品的电化学交流阻抗拟合曲线和电路图，所有样品的阻抗曲线均由两个不规则半圆和一条斜线组成；其中，阻抗曲线与横轴相交部分对应样品的欧姆内阻(R1)，高频区的第一个半圆曲线对应电子通过活性材料形成的SEI层的电阻(R2/C1)，中频区的第二个半圆则是电解质/电极界面处的转移电阻(R3/C2)，低频部分的Warburg型阻抗响应(W1)被认为是Li离子在活性材料内的固态扩散和电解质中的相扩散电阻。
具体实施方式
[0030]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0031]实施例1
[0032]将2g硬碳超声分散于50ml乙二醇中制备硬碳/乙二醇溶液；搅拌均匀后将反应液注入高温反应釜中，在100～200℃高温烘箱中反应2～8h；反应结束后，将反应液倒入无水乙醇后在1000～8000rpm转速下离心2～8min，用去离子水洗涤3～5次后，在80℃鼓风烘箱中烘干即可得产物。
[0033]实施例2
[0034]将0.103g氧化石墨本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高倍率银纳米粒子修饰rGO改性硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)分别将氧化石墨烯、聚乙烯吡咯烷酮、硝酸银、硬碳超声分散于乙二醇中制备得到氧化石墨烯/乙二醇溶液、聚乙烯吡咯烷酮/乙二醇溶液、硝酸银/乙二醇溶液、硬碳/乙二醇溶液；(2)将氧化石墨烯/乙二醇溶液加热后，缓慢加入聚乙烯吡咯烷酮/乙二醇溶液、硝酸银/乙二醇溶液，反应得到过渡金属银纳米粒子掺杂氧化石墨烯前驱体溶液；(3)在过渡金属银纳米粒子掺杂氧化石墨烯前驱体溶液中加入硬碳/乙二醇溶液，搅拌均匀后将反应液注入高温反应釜中，反应结束后，将反应液倒入无水乙醇离心，用去离子水洗涤3
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5次后，在80℃鼓风烘箱中烘干即可。2.如权利要求1所述的一种高倍率银纳米粒子修饰rGO改性硬碳负极材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：(1)分别将0.02
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0.1g氧化石墨烯、0.01
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1.2g聚乙烯吡咯烷酮、0.02
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1.0g硝酸银、2g硬碳超声分散于20ml乙二醇中...
【专利技术属性】
技术研发人员：李一帆，刘江涛，刘富亮，周雄，陈安国，刁思强，胡锦飞，苏纪宏，罗凤兰，胡洪瑞，班宵汉，
申请(专利权)人：贵州梅岭电源有限公司，
类型：发明
国别省市：
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