[发明专利]一种快充石墨复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种快充石墨复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将稀土化合物、分散剂和金属偶联剂均匀分散到有机溶剂中后，添加石墨，分散均匀，再添加碱性溶液进行共沉积反应，过滤、干燥、碳化，得石墨前驱体材料；

(2)以所述的石墨前驱体材料为衬底，快离子导体/稀土化合物/导电剂复合体为靶材，通过原子气相沉积法，将所述的靶材包覆在所述的衬底上，得所述的快充石墨复合材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，

所述的步骤(1)中，稀土化合物、分散剂、金属偶联剂、石墨和碱性溶液中溶质的质量比为1-10:0.5-2:0.5-2:100:5-15；

稀土化合物、分散剂和金属偶联剂的总质量与有机溶剂的质量的比为1-10:100。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，

所述的稀土化合物为Ce(NO₃)₃、La(NO₃)₃、Nd(NO₃)₃、Tb(NO₃)₃、Sm(NO₃)₃中的一种；

所述的分散剂为聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚丙烯酸铵、柠檬酸铵、四甲基氢氧化铵中的一种；

所述的有机溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇、乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚中的一种；

所述的金属偶联剂为钛酸酯偶联剂、锆酸酯偶联剂、铝酸酯偶联、铝-锆双金属偶联剂中的一种；

所述的碱性溶液为碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸铵、碳酸氢铵溶液中的一种；

所述的快离子导体为磷酸钛铝锂、钛酸镧锂、钽酸镧锂、磷酸锗铝锂、锂镧锆氧、镧锆铝锂氧中的一种；

所述的导电剂为石墨烯、碳纳米管、超级炭黑、气相生长碳纤维中的一种。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，

所述的步骤(2)中，将所述的靶材包覆在所述的衬底上的过程为，在600-1000℃下使靶材气化，高纯氮气为载气，以脉冲方式通入到反应腔中，沉积1-10次。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，

所述的步骤(2)中，每次沉积的过程为：将所述的气化后的靶材和载气通入到反应腔中5-10S后，等待10-30S，再充入惰性气体进行吹扫，时间30-60S。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，

所述的高纯氮气的流量50-100Sccm。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，

所述的靶材的制备方法为：将快离子导体、稀土化合物和导电剂添加到沥青中，研磨均匀后，采用热压机进行压片，得到所述的快离子导体/稀土化合物/导电剂复合体。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，

所述的靶材中快离子导体、稀土化合物、导电剂与步骤(1)中石墨的质量比为10-30:10-30:5-20:100；

所述的沥青的质量与快离子导体、稀土化合物、导电剂总质量的比为10-30：100。

9.一种快充石墨复合材料，其特征在于，所述的快充石墨复合材料采用权利要求1-8任一项所述的制备方法制备而成，为核壳结构，内核为掺杂稀土的石墨，外壳为含有快离子导体的无定形碳。