[发明专利]一种石墨烯纳米金属导电高分子聚合物层叠结构复合锂电池负极及其制备方法

权利要求书

1.一种石墨烯纳米金属导电高分子聚合物层叠结构复合锂电池负极其特征在于：包括非氧化石墨烯平直片、金属纳米平直片、片状纳米金属和导电高分子聚合物；所述金属纳米平直片和所述金属合金平直片至少包含一种，所述片状纳米金属的金属组分为一种或多种，所述片状纳米金属的合金组分为一种或多种，所述非氧化石墨烯平直片、片状纳米金属、片状纳米金属合金之间填充有导电高分子聚合物材料，形成一种层叠式结构。

2.根据权利要求1所述的一种非氧化石墨烯平直片及片状金属及合金与导电高分子聚合物的复合锂电池负极，其特征在于：所述非氧化石墨烯平直片采用中国专利201420455925.0一轴多筒多维球锤式微纳米高能球磨机制备得到，所述非氧化石墨烯平直片厚度为1~100nm。

3.根据权利要求1所述的一种石墨烯纳米金属导电高分子聚合物层叠结构复合锂电池负极，其特征在于：所述片状纳米金属采用中国专利201420455925.0一轴多筒多维球锤式微纳米高能球磨机制备得到，所述金属纳米平直片厚度＜100nm；所述金属组分为金、银、铜、铁、锡、锰、锌、铬、钒、镓、钌、铑、铈、钛、锂、钴、镍、铝、铅、镁、金属硅、锗、锑、铷、铟、秘中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的一种石墨烯纳米金属导电高分子聚合物层叠结构复合锂电池负极，其特征在于：所述片状纳米金属采用中国专利201420455925.0一轴多筒多维球锤式微纳米高能球磨机制备得到，所述片状纳米金属厚度＜100nm；所述金属合金组分为铁基合金、锰基合金、铬基合金、铝基合金、铜基合金、锌基合金、锡基合金、镁基合金、镍基合金、钛基合金、铅基合金中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的一种石墨烯纳米金属导电高分子聚合物层叠结构复合锂电池负极，其特征在于：所述导电高分子聚合物采用中国专利201420455925.0一轴多筒多维球锤式微纳米高能球磨机对导电高分子和可溶性聚合物研磨制备得到，所述导电高分子为聚苯胺、聚吡咯、聚苯硫醚、聚酞菁、聚噻吩、聚对苯撑、聚乙炔中的一种或多种；所述可熔性聚合物为聚丙烯、聚乙烯、三聚氰胺、聚酰胺、聚四氟乙烯、尼龙12、尼龙66中的一种或多种。

6.一种石墨烯纳米金属导电高分子聚合物层叠结构复合锂电池负极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，制备非氧化石墨烯平直片；

第二步，制备片状纳米金属粉末或片状纳米合金粉末；

第三步，制备导电高分子聚合物纳米粉末；

第四步，制备一种层叠式结构石墨烯复合负极材料；

所述第一步中，采用一轴多筒多维球锤式微纳米高能球磨机将膨胀石墨以20:1~10:1的球料比，陶瓷球或不锈钢球直径3~6mm各占25%，抽真空，以500~1000次/分频率，冲击式蹭切，球锤式封闭式球磨，同时采用夹层水冷降温，罐表温度控制在30~40℃，经6~12小时高能球磨，将磨罐取下，在真空手套箱或惰性气体手套箱内取出球料，分筛出石墨烯平直片备用，所述的石墨烯平直片的厚度为1~100nm；

所述第二步中，采用一轴多筒多维球锤式微纳米高能球磨机将单一金属或2种以上10~50微米金属粉末，以20:1~10:1球料比，直径为3~6mm陶瓷球或不锈钢球磨球，各占25%，抽真空，以500~800次/分频率，冲击式蹭切，球锤式封闭式球磨，同时采用夹套水冷降温，罐表温度控制在30~40℃，经6—12小时高能球磨后，将磨罐取下，于真空手套箱或惰性气体手套箱内筛分出片状纳米金属，或片状纳米合金粉末备用，所述的片状金属或纳米合金粉末厚度＜100nm；

所述第三步中，采用一轴多筒多维球锤式微纳米高能球磨机将固体导电高分子一种或多种与可熔聚合物一种或多种，按比例1:10~1:1，以20:1~10:1球料比，陶瓷球或不锈钢球的直径3~6mm各占25%，抽真空，以500~800次/分频率，冲击式蹭切，球锤式封闭式球磨，同时采用夹套水冷降温，罐表温度控制在30~40℃，经5~8小时高能球磨后，将磨罐取下，于真空手套箱或惰性气体手套箱内筛分出纳米导电高分子聚合物备用，平均粒度＜100nm；

所述第四步中，将纳米石墨烯平直片、片状纳米金属、纳米片状合金和纳米导电高分子聚合物粉末，比例为3~6:2~5:3~10装入一轴多筒多维球锤式微纳米高能球磨机罐内，抽真空，球料比为5:2~10:2，陶瓷球或不锈钢球直径为10~12mm各占50%，先以200~300次/分频率充分混料1~2小时，水冷降温30~40℃，然后以100~150次/分冲击，同时给罐体升温，升温至150~450℃10~30分钟，然后降温，渐渐降低水温，待罐表温度降至25—30℃时即可停机，取下磨罐在真空手套箱或惰性气体手套箱内筛分，即可得到5—15μm直径的一种层叠式结构的石墨烯复合负极材料。