石墨烯包覆硅碳復(fù)合負極材料研磨分散機

鋰離子電池以其能量密度大、工作電壓高、自放電率小、體積小、重量輕，循環(huán)壽命長等優(yōu)勢廣泛應(yīng)用于各種便攜式電子設(shè)備和電動汽車中。目前商業(yè)化的鋰離子電池負極材料主要為石墨類負極材料，但因其理論比容量僅為(4200mAh/g)和低嵌鋰電位引起人們的廣泛關(guān)注，此外硅還具有儲量豐富，成本低，環(huán)境友好等優(yōu)點，有望成為下一代鋰離子電池負極材料。然而，硅負極由于其在鋰的嵌入脫嵌循環(huán)過程中要經(jīng)歷嚴重的體積膨脹和收縮，造成材料結(jié)構(gòu)的破壞和機械粉碎，從而導(dǎo)致電極循環(huán)性能的衰退，限制其商業(yè)化應(yīng)用。為了解決這些問題，目前主要通過硅顆粒納米化，硅與其它金屬合金化，硅與惰性或活性基質(zhì)復(fù)合三種主要途徑來改善硅基負極材料循環(huán)性能。其中硅(< 10% )，電子導(dǎo)電性好，且由碳基質(zhì)形成的"還能補償硅顆粒的體積膨脹，維持納米硅的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，從而使材料的循環(huán)性能明顯改善。

石墨烯包覆納米硅SID研磨分散機處理以形成懸浮液，氧化石墨烯納米硅和石墨微粉的質(zhì)量比為500 80(TC熱處理，得到經(jīng)熱還原的石墨烯包覆的納米硅和石墨微粉復(fù)合負極材料。納米硅和石墨微粉中納米硅的質(zhì)量分數(shù)為Hrnnmer法制備得到。分散劑為聚乙烯醇、聚氧化乙烯、聚丙烯酰胺、聚乙二醇、丙二醇中的至少一種。I 500nm硅粉，所述石墨微粉為170 200°C。所得復(fù)合負極材料，石墨烯包覆在外層，內(nèi)部為納米硅和石墨微粉，顆粒形狀為類球形。平均粒徑大小可以在I 10 μ m)范圍內(nèi)變化。

本發(fā)明的優(yōu)點在于(2)采用石墨烯將石墨微粉與納米硅包裹，造球過程中不需添加粘結(jié)劑提高活性物質(zhì)含量，進行提高材料可逆比容量。傳統(tǒng)方法將石墨與納米硅造粒復(fù)合時，一般要加入有機粘結(jié)劑如蔗糖、葡萄粘、樹脂等，這些有機物在后續(xù)熱過程中會分解產(chǎn)生氣體并得到熱解碳，使材料密度降低、比表面積增大，增加了材料的不可逆容量、降低**充放電效率。

(4)噴霧造球后再熱處理形成外層為石墨烯，內(nèi)部為納米硅(5)本發(fā)明采用噴霧干燥制備納(見說明書附圖(6)由于噴霧干燥制得的鋰離子電池復(fù)合負極材料為球形顆粒，所以材料的振實密度得到提高，從而能量密度得到提高。

10倍，是決定復(fù)合材料容量的關(guān)鍵活性物質(zhì)?？筛鶕?jù)實際需要，通過設(shè)計硅在復(fù)合材料中的含量來決定復(fù)合材料的容量。因此，本發(fā)明方法簡單易行，實用化程度高，制備的硅碳復(fù)合材料具有可逆容量大、容量可設(shè)計、循環(huán)性能和大電流放電能力好、振實密度高等優(yōu)點。 

SID的研磨分散機特別適合于需要研磨分散均質(zhì)一步到位的物料。研磨分散機為立式分體結(jié)構(gòu)，精密的零部件配合運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，運行噪音在73DB以下。同時采用德國博格曼雙端面機械密封，并通冷媒對密封部分進行冷卻，把泄露概率降到低，保證機器連續(xù)24小時不停機運行。

GMD2000系列研磨分散機的結(jié)構(gòu)：研磨式分散機是由錐體磨,分散機組合而成的高科技產(chǎn)品。

第yi級由具有精細度遞升的三級鋸齒突起和凹槽。定子可以無限制的被調(diào)整到所需要的與轉(zhuǎn)子之間的距離。在增強的流體湍流下，凹槽在每級都可以改變方向。

第二級由轉(zhuǎn)定子組成。分散頭的設(shè)計也很好地滿足不同粘度的物質(zhì)以及顆粒粒徑的需要。在線式的定子和轉(zhuǎn)子（乳化頭）和批次式機器的工作頭設(shè)計的不同主要是因為 在對輸送性的要求方面，特別要引起注意的是：在粗精度、中等精度、細精度和其他一些工作頭類型之間的區(qū)別不光是指定轉(zhuǎn)子齒的排列，還有一個很重要的區(qū)別是 不同工作頭的幾何學(xué)特征不一樣。狹槽數(shù)、狹槽寬度以及其他幾何學(xué)特征都能改變定子和轉(zhuǎn)子工作頭的不同功能。根據(jù)以往的慣例，依據(jù)以前的經(jīng)驗指定工作頭來滿 足一個具體的應(yīng)用。在大多數(shù)情況下，機器的構(gòu)造是和具體應(yīng)用相匹配的，因而它對制造出zui終產(chǎn)品是很重要。當(dāng)不確定一種工作頭的構(gòu)造是否滿足預(yù)期的應(yīng)用。

石墨烯包覆硅碳復(fù)合負極材料研磨分散機