化石墨烯加入到質(zhì)量百分比 濃度為10%的聚乙二醇（PEG-4000)水溶液中，超聲分散30min，得到懸浮液B。將溶液A與 懸浮液B混合后，加入50g聚乙烯吡咯烷酮(重均分子量為8000~10000)，攪拌均勻后，再滴 加氨水與乙醇(氨水與乙醇的體積比為1:50)的混合物300mL，得到溶膠凝膠體系C。將上 述溶膠凝膠體系C在80°C干燥3小時(shí)，然后再升溫到200°C干燥4小時(shí)得到前驅(qū)體D;將該 前驅(qū)體D在氮?dú)庵?500°C條件下焙燒熱處理9小時(shí)，即可得到納米氧化鋅-石墨-石墨烯 復(fù)合材料。
[0040] 該復(fù)合材料樣品中，石墨含量為70wt%，石墨烯含量為2wt%，納米氧化鋅含量為 18wt%，無定形碳含量為10wt%。
[0041] 取其中部分樣品進(jìn)行掃描電子顯微鏡照相，所得SEM照片見圖1。從圖1中可以看 出，納米氧化鋅-石墨-石墨烯復(fù)合材料粒子保持了球形的外觀特點(diǎn)，復(fù)合材料的的表面比 原料石墨球光滑，說明在原料石墨球上包覆了一層殼層，細(xì)小的顆粒包覆在石墨基體的表 面，構(gòu)成了相對(duì)均勻的殼層，且核-殼結(jié)合良好，沒有發(fā)生脫離。
[0042] 實(shí)施例2 稱取l〇g碳酸四氨合鋅（Zn(NH3) 4C03)和20g煤浙青溶解于400ml甲醇中攪拌均勻得到 溶液A。將80g膠體石墨(粒徑為0. 5~1ym)和lg氧化石墨烯加入到質(zhì)量百分比濃度為5% 的聚乙二醇（PEG-8000)水溶液中，超聲分散50min，得到懸浮液B。將溶液A與懸浮液B混 合后，加入60g聚乙烯吡咯烷酮(重均分子量為8000~10000)，攪拌均勻后，再滴加氨水與乙 醇(氨水與乙醇的體積比為1:20)的混合物500mL，得到溶膠凝膠體系C。將上述溶膠凝膠 體系C在90°C干燥3小時(shí)，然后再升溫到180°C干燥6小時(shí)得到前驅(qū)體D;將該前驅(qū)體D在 氮?dú)庵?000°C條件下焙燒熱處理6小時(shí)，即可得到納米氧化鋅-石墨-石墨烯復(fù)合材料。
[0043] 該復(fù)合材料樣品中，石墨含量為64wt%，石墨烯含量為3wt%，納米氧化鋅含量為 23wt%，無定形碳含量為10wt%。
[0044] 本實(shí)施例制得的納米氧化鋅-石墨-石墨烯復(fù)合材料的SEM照片同實(shí)施例1。
[0045] 實(shí)施例3 稱取l〇g二氯化四氨合鋅（Zn(NH3)4Cl2)和5g酚醛樹脂溶解于200ml異丙醇中攪拌均 勻得到溶液A。將50g天然球形石墨(粒徑為0. 5~1ym)和2g氧化石墨烯加入到質(zhì)量百分 比濃度為20%的聚乙二醇（PEG-6000)水溶液中，超聲分散40min，得到懸浮液B。將溶液A 與懸浮液B混合后，加入50g聚乙烯吡咯烷酮(重均分子量為8000~10000)，攪拌均勻后，再 滴加氨水與乙醇(氨水與乙醇的體積比為1:10)的混合物200mL，得到溶膠凝膠體系C。將 上述溶膠凝膠體系C在90°C干燥3小時(shí)，然后再升溫到190°C干燥5小時(shí)得到前驅(qū)體D;將 該前驅(qū)體D在氦氣中1200°C條件下焙燒熱處理10小時(shí)，即可得到納米氧化鋅-石墨-石墨 烯復(fù)合材料。
[0046] 該復(fù)合材料樣品中，石墨含量為67wt%，石墨烯含量為5wt%，納米氧化鋅含量為 20wt%，無定形碳含量為8wt%。
[0047] 本實(shí)施例制得的納米氧化鋅-石墨-石墨烯復(fù)合材料的SEM照片同實(shí)施例1。 [0048]效果實(shí)施例1本發(fā)明制得的復(fù)合材料作為鋰離子電池負(fù)極材料的電性能測(cè)試(半 電池測(cè)試方法） 本發(fā)明所用半電池測(cè)試方法為：制作2430型電池，復(fù)合材料樣品、含有6?7%聚偏 氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮及2%的導(dǎo)電炭黑混合均勻，涂于銅箔上，將涂好的極片放入溫 度為110°C真空干燥箱中真空干燥4小時(shí)備用。模擬電池裝配在充氬氣的德國(guó)布勞恩手套 箱中進(jìn)行，電解液為1MLiPF6+EC:EMC:DMC=1 : 1 : 1(體積比），金屬鋰片為對(duì)電 極，電化學(xué)性能測(cè)試在美國(guó)ArbinBT2000型電池測(cè)試儀上進(jìn)行，充放電制度：將電位限制為 0-1. 5V進(jìn)行充/放電測(cè)試，S卩，用充電電流0. 5mA/cm2同時(shí)保持電壓為0. 01V對(duì)電池進(jìn)行充 電，然后用充電電流〇. 〇2mA/cm2同時(shí)保持電壓為0. 01V繼續(xù)充電。用放電電流0. 5mA/cm2 放電電池至電壓為1.5V。測(cè)試結(jié)果見表1。 [0049]表 1
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種納米氧化鋒-石墨-石墨帰復(fù)合材料，其特征在于，所述的復(fù)合材料包括芯材和 包覆層，所述的芯材由石墨和石墨帰組成，所述的包覆層為納米氧化鋒和無定形碳的均勻 復(fù)合體。
2. 如權(quán)利要求1所述的納米氧化鋒-石墨-石墨帰復(fù)合材料，其特征在于，所述的石墨 的粒徑為0. 1?5 y m，較佳地為0. 5?1 y m ;所述的石墨選自天然球形石墨、天然鱗片石墨和 膠體石墨中的一種或多種；所述的石墨占所述的復(fù)合材料的質(zhì)量百分含量為65?85% ; 所述的石墨帰占所述的復(fù)合材料的質(zhì)量百分含量為1?5% ; 所述的納米氧化鋒占所述的復(fù)合材料的質(zhì)量百分含量為59(^25% ; 所述的無定形碳占所述的復(fù)合材料的質(zhì)量百分含量為59(^10%。
3. -種如權(quán)利要求1或2所述的納米氧化鋒-石墨-石墨帰復(fù)合材料的制備方法，其 包括下述步驟： (1) 將可溶性鋒鹽和有機(jī)高分子聚合物溶解于醇類有機(jī)溶劑中，混合均勻得到溶液A ; (2) 將石墨和氧化石墨帰的混合物加入到聚己二醇水溶液中，超聲分散均勻得到息浮 液B ; (3) 將溶液A與息浮液B混合，加入聚己帰化咯焼麗，攬拌均勻后，再滴加氨水與己醇的 混合物，得到溶膠凝膠體系C ; (4) 將所述的溶膠凝膠體系C干燥，得到前驅(qū)體D ; (5) 將所述的前驅(qū)體D在保護(hù)性氣體中賠燒熱處理，即可。
4. 如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟（1)中，所述的醇類有機(jī)溶劑為甲 醇、己醇和異丙醇中的一種或多種； 所述的可溶性鋒鹽為四氨合鋒絡(luò)合物，較佳地為硫酸四氨合鋒、碳酸四氨合鋒和二氯 化四氨合鋒中的一種或多種。
5. 如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述的有機(jī)高分子聚合物為酷酵樹脂、 巧喃樹脂、煤漸青和石油漸青中的一種或多種； 所述的可溶性鋒鹽與所述的有機(jī)高分子聚合物的質(zhì)量比為1 :(〇. 5?2); 所述的石墨為天然球形石墨、膠體石墨和天然鱗片石墨中的一種或多種； 所述的石墨與氧化石墨帰的質(zhì)量比為（20?100) ;1 ; 所述的石墨與所述的可溶性鋒鹽的質(zhì)量比為（3?15) ;1。
6. 如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述的聚己二醇為陽(yáng)G-4000、PEG-6000 和陽(yáng)G-8000中的一種或多種；所述的聚己二醇水溶液的質(zhì)量百分比濃度為5?20% ; 所述的聚己帰化咯焼麗的重均分子量為8000?10000 ; 所述的聚己帰化咯焼麗與所述的可溶性鋒鹽的質(zhì)量比為（1?20) ;1 ; 所述的氨水與己醇的體積比為1 ; (10?100)。
7. 如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述的干燥包括第一次干燥和第二次 干燥；所述的第一次干燥的溫度為80?90。所述的第一次干燥的時(shí)間為2?3小時(shí)；所述的 第二次干燥的溫度為180?20(TC，所述的第二次干燥的時(shí)間為4?6小時(shí)。
8. 如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述的保護(hù)性氣體為氮?dú)饣蚨栊詺怏w， 所述的惰性氣體為氮?dú)?、氛氣、氮?dú)狻⒌獨(dú)夂蜌輾庵械囊环N或多種。
9. 如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述的賠燒熱處理的溫度為 1200?200(TC，所述的賠燒熱處理的時(shí)間為5?10小時(shí)。
10.如權(quán)利要求1或2所述的納米氧化鋒-石墨-石墨帰復(fù)合材料在裡離子電池負(fù)極 中的應(yīng)用。
【專利摘要】本發(fā)明公開了納米氧化鋅-石墨-石墨烯復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。該納米氧化鋅-石墨-石墨烯復(fù)合材料，所述的復(fù)合材料包括芯材和包覆層，所述的芯材由石墨和石墨烯組成，所述的包覆層為納米氧化鋅和無定形碳的均勻復(fù)合體。其包括下述步驟：將可溶性鋅鹽和有機(jī)高分子聚合物溶解于醇類有機(jī)溶劑中，混合均勻得到溶液A；將石墨和氧化石墨烯的混合物加入到聚乙二醇水溶液中，超聲分散均勻得到懸浮液B；將溶液A與懸浮液B混合，加入聚乙烯吡咯烷酮，攪拌均勻后，再滴加氨水與乙醇的混合物，得到溶膠凝膠體系C；干燥，焙燒熱處理，即可。本發(fā)明的復(fù)合材料制備工藝簡(jiǎn)單、可以有效地緩解充放電時(shí)所引起的體積變化，且循環(huán)性能較佳。
【IPC分類】H01M4-131, H01M4-1393, H01M4-1391, H01M4-133
【公開號(hào)】CN104617256
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510031315
【發(fā)明人】欽琛
【申請(qǐng)人】上海輕豐新材料科技有限公司
【公開日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2015年1月21日