CN103794795A - 硼掺杂石墨烯复合电极材料及其制备方法、锂离子电池及其制备方法 - Google Patents

硼掺杂石墨烯复合电极材料及其制备方法、锂离子电池及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种硼掺杂石墨烯复合电极材料，包括硼掺杂石墨烯、六氟磷酸锂和N-甲基吡咯烷酮；硼掺杂石墨烯和六氟磷酸锂分散在N-甲基吡咯烷酮中。其制备方法为：将石墨进行氧化，得到氧化石墨；将氧化石墨分散在去离子水中，超声2小时~4小时，过滤，烘干，得到氧化石墨烯；将氧化石墨烯与三氧化二硼混合后置于惰性气体的气氛下，升温至800°C~1300°C并保温0.5小时~2小时后冷却至室温，得到混合物，除去残留的三氧化二硼，洗涤，干燥，得到硼掺杂石墨烯；将硼掺杂石墨烯和六氟磷酸锂置于N-甲基吡咯烷酮中并超声处理，然后于真空下搅拌，得到不易团聚且储能容量较高硼掺杂石墨烯复合电极材料。本发明还提供一种使用了硼掺杂石墨烯复合电极材料的锂电子电池及其制备方法。

Description

硼掺杂石墨烯复合电极材料及其制备方法、锂离子电池及其制备方法
技术领域
本发明涉及石墨烯复合电极材料领域，特别是涉及硼掺杂石墨烯复合电极材料及其制备方法和使用该硼掺杂石墨烯复合电极材料的锂离子电池及其制备方法。
背景技术
二十世纪九十年代，碳材料作为储能材料的使用推动了超级电容器、锂离子电池的大力发展。而石墨烯作为一种新型碳材料，自从2004年被发现以来，由于其二维单分子层结构以及优异的物理性质，如高的理论比表面积、优异的机械强度、良好的柔韧性和高的电导率等，给能源等领域中的材料带来巨大变革。
石墨烯非常容易衍生化，其衍生物也受到研究者的广泛关注，目前石墨烯衍生物主要有氮掺杂石墨烯和硼掺杂石墨烯。其中硼掺杂石墨烯由于硼原子比碳原子外层少一个电子，呈P-型掺杂，相比石墨烯具有更好的储能性能。硼掺杂石墨烯的硼含量越高，储能性能越好，且欠电位沉积锂的电位较高，在1V vsLi/Li+以上，不会形成SEI膜，因此硼掺杂石墨烯是一种理想欠电位沉积锂的材料。但该材料容易团聚，导致其欠电位沉积的位点并不能充分利用，而且与电解液的浸润性较差，所获得的储能容量并不高。
发明内容
基于此，有必要提供一种不易团聚且储能容量较高的硼掺杂石墨烯复合电极材料及其制备方法和使用了硼掺杂石墨烯复合电极材料的锂电子电池及其制备方法。
一种硼掺杂石墨烯复合电极材料的制备方法，包括硼掺杂石墨烯、六氟磷酸锂和N-甲基吡咯烷酮；所述硼掺杂石墨烯和所述六氟磷酸锂分散在所述N-甲基吡咯烷酮中。
在其中一个实施例中，所述硼掺杂石墨烯与所述六氟磷酸锂的质量比为2:1~25:1，所述N-甲基吡咯烷酮与所述六氟磷酸锂的质量比为500:1~5000:1。
一种硼掺杂石墨烯复合电极材料的制备方法，包括：
将石墨进行氧化，得到氧化石墨；
将所述氧化石墨分散在去离子水中，超声2小时~4小时，过滤，烘干，得到氧化石墨烯；
将所述氧化石墨烯与三氧化二硼混合后置于惰性气体的气氛下，升温至800°C~1300°C并保温0.5小时~2小时后冷却至室温，得到混合物，除去残留的三氧化二硼，洗涤，干燥，得到硼掺杂石墨烯；及
将所述硼掺杂石墨烯和所述六氟磷酸锂置于N-甲基吡咯烷酮中并超声处理，然后于真空下搅拌，得到硼掺杂石墨烯复合电极材料。
在其中一个实施例中，所述硼掺杂石墨烯与所述六氟磷酸锂的质量比为2:1~25:1，所述N-甲基吡咯烷酮与所述六氟磷酸锂的质量比为500:1~5000:1。
在其中一个实施例中，所述氧化石墨与三氧化二硼的质量比为0.5:1~4:1。
在其中一个实施例中，所述除去残留的三氧化二硼的步骤为将所述混合物置于3mol/L的氢氧化钠溶液中搅拌2小时~4小时后过滤。
一种锂离子电池，包括电池壳体及收容在所述电池壳体内的电极片、对电极、隔膜和电解液；
所述电极片包括权利要求1所述的硼掺杂石墨烯复合电极材料；
所述对电极为锂片；
所述对电极、隔膜和电极片依次层叠设置。
一种锂离子电池的制备方法，包括：
将所述的硼掺杂石墨烯复合电极材料、粘结剂及导电剂混合均匀，得到浆料；
将所述浆料涂覆在铜箔上，经干燥、切片处理制得电极片；
提供锂片作为对电极；
按照所述对电极、隔膜和所述电极片的顺序依次层叠组装得到电芯；及
在所述电芯外包覆电池壳体，并向所述电池壳体内注入电解液，密封后得到锂离子电池。
在其中一个实施例中，所述硼掺杂石墨烯复合电极材料、粘结剂及导电剂的质量比85:5:10；所述粘结剂由羧甲基纤维素和丁苯橡胶组成，所述导电剂为乙炔黑。
在其中一个实施例中，所述电解液为六氟磷酸锂/碳酸丙烯酯(LiPF6/PC)。
上述硼掺杂石墨烯复合电极材料及其制备方法和使用了硼掺杂石墨烯复合电极材料的锂电子电池及其制备方法中，将硼掺杂石墨烯与六氟磷酸锂在N-甲基吡咯烷酮中混合，获得硼掺杂石墨烯复合电极材料。由于硼掺杂石墨烯和六氟磷酸锂在N-甲基吡咯烷酮中的分散性都非常好，六氟磷酸锂处于硼掺杂石墨烯的片层与片层间，可以防止片层间的团聚。且这种复合材料中含有六氟磷酸锂，电解液也是六氟磷酸锂，所以电解液对复合材料的浸润性较好。因此硼掺杂石墨烯复合电极材料的欠电位沉积的位点可以充分利用，从而有效提高硼掺杂石墨烯的储能位点。该材料用作锂离子电池负极材料时表现出优异的储能性能。
附图说明
图1为一实施方式的硼掺杂石墨烯复合电极材料的制备方法的流程图；
图2为一实施方式的锂离子电池的制备方法的流程图。
具体实施方式
下面结合实施方式及附图，对硼掺杂石墨烯复合电极材料的制备方法和锂离子电池的制备方法作进一步的详细说明。
一实施方式的硼掺杂石墨烯复合电极材料，包括硼掺杂石墨烯和六氟磷酸锂；硼掺杂石墨烯和六氟磷酸锂分散在N-甲基吡咯烷酮中。
本实施中，硼掺杂石墨烯和六氟磷酸锂的质量比可以为2:1~25:1。N-甲基吡咯烷酮与六氟磷酸锂的质量比可以为500:1~5000:1。
上述硼掺杂石墨烯与六氟磷酸锂分散在N-甲基吡咯烷酮中形成硼掺杂石墨烯复合电极材料，克服了硼掺杂石墨烯片层容易团聚的缺点，使得其欠电位沉积的位点可以充分利用，从而有效提高硼掺杂石墨烯的储能位点；而且由于六氟磷酸锂的存在，使硼掺杂石墨烯复合电极材料与电解液的浸润性得到较大提高，使该材料用作锂离子电池负极材料时具有优异的储能性能。
请参阅图1，一实施方式的硼掺杂石墨烯复合电极材料的制备方法包括以下步骤：
S101，将石墨进行氧化，得到氧化石墨。
其具体步骤为：将石墨加入至浓硫酸和浓硝酸的混合溶液中，在冰水混合浴中，保持温度为0°C左右的条件下搅拌；然后慢慢地加入高锰酸钾至混合溶液中，由于高锰酸钾在酸性条件下具有强氧化性，可以对石墨进行氧化；再将混合溶液加热至85°C进行反应，并保温30分钟，该保温过程中，可以对石墨进一步进行氧化；加入去离子水，继续保持85°C温度30分钟；然后加入过氧化氢至混合溶液中，去除过量的高锰酸钾，得到氧化石墨溶液；将氧化石墨溶液进行抽滤，得到固体物，并用稀盐酸和去离子水对固体物反复洗涤，去除杂质，将固体物在真空干燥箱中60°C温度下干燥12小时，得到氧化石墨。
本实施例中，石墨可以为99.5%的石墨。浓硫酸的质量分数为98%，浓硝酸的质量分数为65%。过氧化氢的质量分数为30%。
S102，将氧化石墨分散在去离子水中，超声2小时~4小时，过滤，烘干，得到氧化石墨烯。
其具体步骤为：将S101制得的氧化石墨分散在去离子水中形成氧化石墨溶液；将氧化石墨溶液进行超声处理后对氧化石墨溶液过滤，得到固体物；干燥固体物得到氧化石墨烯。
本实施例中，氧化石墨的浓度可以为0.5g/L~1.0g/L，超声的功率可以为500W，超声时间可以为2小时~4小时。干燥的过程为将固体物置于真空箱中60°C干燥12小时。
S103，将氧化石墨烯与三氧化二硼混合后置于惰性气体的气氛下，升温至800°C~1300°C并保温0.5小时~2小时后冷却至室温，得到混合物，除去残留的三氧化二硼，洗涤，干燥，得到硼掺杂石墨烯。
本实施例中，氧化石墨烯与三氧化二硼的质量比可以为0.5:1~4:1。惰性气体可以为氩气或氖气，惰性气体的流速可以为100mL/min~400mL/min。升温过程中的升温速率可以为10°C/min~30°C/min。除去残留的三氧化二硼的步骤可以为待S102的氧化石墨烯三氧化二硼反应后，将获得的混合物置于3mol/L的氢氧化钠溶液搅拌2小时~4小时，使没有反应的三氧化二硼溶解，然后进行过滤。干燥步骤可以为将经去离子水洗涤后的过滤物置于60°C真空烘箱中干燥12小时，得到硼掺杂石墨烯。
S104，将硼掺杂石墨烯与六氟磷酸锂置于N-甲基吡咯烷酮中，超声处理混合物，真空搅拌，得到硼掺杂石墨烯复合电极材料。
本实施例中，先将硼掺杂石墨烯加入N-甲基吡咯烷酮中，硼掺杂石墨烯在N-甲基吡咯烷酮中的浓度可以为1g/L~10g/L。再在湿度低于5%的条件下，将六氟磷酸锂加入至N-甲基吡咯烷酮中，避免材料吸水。六氟磷酸锂在N-甲基吡咯烷酮中的浓度可以为0.2g/L~2g/L。超声处理可以为用功率为500W的超声波清洗机对混合物超声6小时。真空搅拌的时间可以为6小时。硼掺杂石墨烯复合电极材料中，硼掺杂石墨烯与六氟磷酸锂的质量比可以为2:1~25:1，N-甲基吡咯烷酮与六氟磷酸锂的质量比可以为500:1~5000:1。
上述硼掺杂石墨烯复合电极材料的制备方法中，将硼掺杂石墨烯与六氟磷酸锂在N-甲基吡咯烷酮中混合，获得硼掺杂石墨烯复合电极材料。硼掺杂石墨烯是一种理想的欠电位沉积锂的材料，但该材料容易团聚。通过硼掺杂石墨烯与六氟磷酸锂在N-甲基吡咯烷酮中混合，克服了硼掺杂石墨烯片层容易团聚的缺点，使得其欠电位沉积的位点可以充分利用，从而有效提高硼掺杂石墨烯的储能位点；而且由于六氟磷酸锂的存在，使该材料与电解液的浸润性大大提高，使该材料用作锂离子电池负极材料时具有优异的储能性能。同时，上述制备方法工艺简单，适用于大规模工业生产。
一实施方式的锂电子电池，包括电池壳体及收容在电池壳体内的电极片、对电极、隔膜和电解液；电极片硼掺杂石墨烯复合电极材料；对电极为锂片；对电极、隔膜和电极片依次层叠设置。
本实施例中，隔膜可以为聚丙烯-聚乙烯-聚丙烯(PP-PE-PP)三层隔膜。
上述锂电子电池中，电极片中包括硼掺杂石墨烯复合电极材料，该材料通过硼掺杂石墨烯与六氟磷酸锂在N-甲基吡咯烷酮中混合，克服了硼掺杂石墨烯片层容易团聚的缺点，使得其欠电位沉积的位点可以充分利用，从而有效提高硼掺杂石墨烯的储能位点；而且由于六氟磷酸锂的存在，使该材料与电解液的浸润性大大提高，使该锂离子电池具有优异的储能性能。
请参阅图2，一实施方式的锂电子电池的制备方法包括以下步骤：
S201，将硼掺杂石墨烯复合电极材料、粘结剂及导电剂混合均匀，得到浆料。
本实施例中，硼掺杂石墨烯复合电极材料、粘结剂及导电剂的质量比可以为85:5:10。粘结剂由羧甲基纤维素和丁苯橡胶组成。导电剂为乙炔黑。
S202，将浆料涂覆在铜箔上，经干燥、切片处理制得电极片。
本实施例中，干燥过程可以为先于80°C干燥2小时，再于250°C干燥2小时。
S203，提供锂片作为对电极。
本实施例中，锂片可以直接购买获得。
S204，按照对电极、隔膜和电极片的顺序依次层叠组装得到电芯。
其中，隔膜可以为PP-PE-PP三层隔膜。
S205，在电芯外包覆电池壳体，并向电池壳体内注入电解液，密封后得到锂离子电池。
本实施例中，电解液可以为LiPF6/PC。
上述电化学电容器的制备方法步骤简单，操作可控，适合大规模的工业生产。
以下结合具体实施例来进行说明。
实施例1
（1）氧化石墨的制备：称取纯度为99.5%的石墨1g，加入由90mL质量分数为98%的浓硫酸和25mL质量分数为65%的浓硝酸组成的混合溶液中，将混合溶液置于冰水混合浴环境下进行搅拌20分钟；再慢慢地往混合溶液中加入6g高锰酸钾，搅拌1小时；接着将混合溶液加热至85°C并保持30分钟；之后加入92mL去离子水继续在85°C下保持30分钟；加入10mL质量分数30%的过氧化氢溶液，搅拌10分钟；对混合溶液进行抽滤，再依次分别用100mL稀盐酸和150mL去离子水对固体物进行洗涤，共洗涤三次，最后将固体物在60°C真空烘箱中干燥12小时得到氧化石墨。
（2）氧化石墨烯的制备：将（1）中得到的氧化石墨分散在去离子水中，氧化石墨溶液的浓度为0.5g/L，用超声波清洗机在功率为500W的条件下对氧化石墨溶液进行超声2小时后过滤，将过滤物于60°C的真空烘箱中干燥12小时，得到氧化石墨烯。
（3）硼掺杂石墨烯的制备：取（2）中得到的氧化石墨烯与三氧化二硼混合均匀，其中氧化石墨烯与三氧化二硼的质量比为4:1，将混合均匀的混合物置于流速为400mL/min的氩气气氛下，以20°C/min升温速率将混合物周围的温度升至800°C，并保持0.5小时；然后在流速为400mL/min的氩气保护下自然降至室温，将混合物置于3mol/L的氢氧化钠溶液中，搅拌4小时，过滤，用去离子水洗涤过滤物，将洗涤后的过滤物置于60°C真空烘箱中干燥12小时，得到硼掺杂石墨烯。
（4）硼掺杂石墨烯复合电极材料的制备：取（3）中得到的硼掺杂石墨烯加入N-甲基吡咯烷酮中，硼掺杂石墨烯的浓度为2g/L，再在湿度低于5%的环境中加入六氟磷酸锂，六氟磷酸锂的浓度为0.2g/L，其中N-甲基吡咯烷酮与六氟磷酸锂的质量比为5000:1。用超声波清洗机在功率为500W的条件下超声6小时，再将超声后的混合液置于真空环境下机械搅拌6小时，得到硼掺杂石墨烯复合电极材料。
实施例2
（1）氧化石墨的制备：称取纯度为99.5%的石墨3g，加入由285mL质量分数为98%的浓硫酸和72mL质量分数为65%的浓硝酸组成的混合溶液中，将混合物置于冰水混合浴环境下进行搅拌20分钟；再慢慢地往混合物中加入12g高锰酸钾，搅拌1小时；接着将混合物加热至85°C并保持30分钟；之后加入150mL去离子水继续在85°C下保持30分钟；加入18mL质量分数30%的过氧化氢溶液，搅拌10分钟；对混合物进行抽滤，再依次分别用200mL稀盐酸和30mL去离子水对固体物进行洗涤，共洗涤三次，将固体物在60°C真空烘箱中干燥12小时得到氧化石墨。
（2）氧化石墨烯的制备：将（1）中得到的氧化石墨分散在去离子水中，氧化石墨溶液的浓度为1g/L，用超声波清洗机在功率为500W的条件下对氧化石墨溶液进行超声2小时后过滤，将过滤物于60°C的真空烘箱中干燥12小时，得到氧化石墨烯。
（3）硼掺杂石墨烯的制备：将（2）中得到的氧化石墨烯与三氧化二硼混合均匀，其中氧化石墨烯与三氧化二硼的质量比为2:1；将混合均匀的混合物为置于流速为200mL/min的氩气气氛下，以15°C/min升温速率将混合物周围的温度升至900°C，并保持1小时；然后在流速为200mL/min的氩气保护下自然降至室温，将混合物置于3mol/L的氢氧化钠溶液中，搅拌4小时，过滤，用去离子水洗涤过滤物，将洗涤后的过滤物置于60°C真空烘箱中干燥12小时，得到硼掺杂石墨烯。
（4）硼掺杂石墨烯复合电极材料的制备：取（3）中得到的硼掺杂石墨烯加入N-甲基吡咯烷酮中，硼掺杂石墨烯的浓度为5g/L，再在湿度低于5%的环境中加入六氟磷酸锂，六氟磷酸锂的浓度为0.2g/L，其中N-甲基吡咯烷酮与六氟磷酸锂的质量比为5000：1。用超声波清洗机在功率为500W的条件下超声6小时，再将超声后的混合液置于真空环境下机械搅拌6小时，得到硼掺杂石墨烯复合电极材料。
实施例3
（1）氧化石墨的制备：称取纯度为99.5%的石墨5g，加入由420mL质量分数为98%的浓硫酸和120mL质量分数为65%的浓硝酸组成的混合溶液中，将混合物置于冰水混合浴环境下进行搅拌20分钟；再慢慢地往混合物中加入20g高锰酸钾，搅拌1小时；接着将混合物加热至85°C并保持30分钟；之后加入300mL去离子水继续在85°C下保持30分钟；加入40mL质量分数30%的过氧化氢溶液，搅拌10分钟；对混合物进行抽滤，再依次分别用400mL稀盐酸和800mL去离子水对固体物进行洗涤，共洗涤三次，最后固体物在60°C真空烘箱中干燥12小时得到氧化石墨。
（2）氧化石墨烯的制备：将（1）中得到的氧化石墨分散在去离子水中，氧化石墨溶液的浓度为1g/L，用超声波清洗机在功率为500W的条件下对氧化石墨溶液进行超声3小时后过滤，将过滤物于60°C的真空烘箱中干燥12小时，得到氧化石墨烯。
（3）硼掺杂石墨烯的制备：将（2）中得到的氧化石墨烯与三氧化二硼混合均匀，其中氧化石墨烯与三氧化二硼的质量比为1:1，将混合均匀的混合物为置于流速为300mL/min的氖气气氛下，以30°C/min升温速率将混合物周围的温度升至1100°C，并保持2小时，然后在流速为300mL/min的氖气保护下自然降至室温，将混合物置于3mol/L的氢氧化钠溶液中，搅拌4小时，过滤，用去离子水洗涤过滤物，将洗涤后的过滤物置于60°C真空烘箱中干燥12小时，得到硼掺杂石墨烯。
（4）硼掺杂石墨烯复合电极材料的制备：取（3）中得到的硼掺杂石墨烯加入N-甲基吡咯烷酮中，硼掺杂石墨烯的浓度为10g/L；在湿度低于5%的环境中加入六氟磷酸锂，六氟磷酸锂的浓度为2g/L，其中N-甲基吡咯烷酮与六氟磷酸锂的质量比为500:1。用超声波清洗机在功率为500W的条件下超声6小时，再将超声后的混合液置于真空环境下机械搅拌6小时，得到硼掺杂石墨烯复合电极材料。
实施例4
（1）氧化石墨的制备：称取纯度为99.5%的石墨1g，加入由90mL质量分数为98%的浓硫酸和25mL质量分数为65%的浓硝酸组成的混合溶液中，将混合溶液置于冰水混合浴环境下进行搅拌20分钟；再慢慢地往混合溶液中加入6g高锰酸钾，搅拌1小时；接着将混合溶液加热至85°C并保持30分钟；之后加入92mL去离子水继续在85°C下保持30分钟；加入9mL质量分数30%的过氧化氢溶液，搅拌10分钟；对混合溶液进行抽滤，再依次分别用100mL稀盐酸和150mL去离子水对固体物进行洗涤，共洗涤三次，最后将固体物在60°C真空烘箱中干燥12小时得到氧化石墨。
（2）氧化石墨烯的制备：将（1）中得到的氧化石墨分散在去离子水中，氧化石墨溶液的浓度为1g/L，用超声波清洗机在功率为500W的条件下对氧化石墨溶液进行超声4小时后过滤，将过滤物于60°C的真空烘箱中干燥12小时，得到氧化石墨烯。
（3）硼掺杂石墨烯的制备：将（2）中得到的氧化石墨烯与三氧化二硼混合均匀，其中氧化石墨烯与三氧化二硼的质量比为0.5:1，将混合均匀的混合物为置于流速为100mL/min的氩气气氛下，以10°C/min升温速率将混合物周围的温度升至1300°C，并保持2小时；然后在流速为100mL/min的氩气保护下自然降至室温，将混合物置于3mol/L的氢氧化钠溶液中，搅拌2小时，过滤，用去离子水洗涤过滤物，将洗涤后的过滤物置于60°C真空烘箱中干燥12小时，得到硼掺杂石墨烯。
（4）硼掺杂石墨烯复合电极材料的制备：取（3）中得到的硼掺杂石墨烯加入N-甲基吡咯烷酮中，硼掺杂石墨烯的浓度为1g/L；在湿度低于5%的环境中加入六氟磷酸锂，六氟磷酸锂的浓度为0.5g/L；其中N-甲基吡咯烷酮与六氟磷酸锂的质量比为2000:1。用超声波清洗机在功率为500W的条件下超声6小时，再将超声后的混合液置于真空环境下机械搅拌6小时，得到硼掺杂石墨烯复合电极材料。
实施例5
（1）按照质量比为85:5:10的比例，将实施例1制备的硼掺杂石墨烯复合电极材料、羧甲基纤维素和丁苯橡胶的混合物以及乙炔黑混合均匀，得到浆料。
（2）将（1）中获得的浆料涂覆在铜箔上，经80°C干燥2小时、250°C干燥2小时切片处理，制得电极片。
（3）提供锂片为对电极。
（4）按照锂片、PP-PE-PP三层隔膜、（2）中获得的电极片的顺序依次层叠组装成电芯。
（5）再用电池壳体密封（4）中获得的电芯，随后往设置在电池壳体上的注液口往电池壳体里注入LiPF6/PC电解液，密封注液口，得到锂离子电池。
实施例（6）
（1）按照质量比为85:5:10的比例，将实施例2制备的硼掺杂石墨烯复合电极材料、羧甲基纤维素和丁苯橡胶的混合物以及乙炔黑混合均匀，得到浆料。
（2）将（1）中获得的浆料涂覆在铜箔上，经80°C干燥2小时、250°C干燥2小时切片处理，制得电极片。
（3）提供锂片为对电极。
（4）按照锂片、PP-PE-PP三层隔膜、（2）中获得的电极片的顺序依次层叠组装成电芯。
（5）再用电池壳体密封（4）中获得的电芯，随后往设置在电池壳体上的注液口往电池壳体里注入LiPF6/PC电解液，密封注液口，得到锂离子电池。
实施例7
（1）按照质量比为85:5:10的比例，将实施例3制备的硼掺杂石墨烯复合电极材料、羧甲基纤维素和丁苯橡胶的混合物以及乙炔黑混合均匀，得到浆料。
（2）将（1）中获得的浆料涂覆在铜箔上，经80°C干燥2小时、250°C干燥2小时切片处理，制得电极片。
（3）提供锂片为对电极。
（4）按照锂片、PP-PE-PP三层隔膜、（2）中获得的电极片的顺序依次层叠组装成电芯。
（5）再用电池壳体密封（4）中获得的电芯，随后往设置在电池壳体上的注液口往电池壳体里注入LiPF6/PC电解液，密封注液口，得到锂离子电池。
实施例8
（1）按照质量比为85:5:10的比例，将实施例4制备的硼掺杂石墨烯复合电极材料、羧甲基纤维素和丁苯橡胶的混合物以及乙炔黑混合均匀，得到浆料。
（2）将（1）中获得的浆料涂覆在铜箔上，经80°C干燥2小时、250°C干燥2小时切片处理，制得电极片。
（3）提供锂片为对电极。
（4）按照锂片、PP-PE-PP三层隔膜、（2）中获得的电极片的顺序依次层叠组装成电芯。
（5）再用电池壳体密封（4）中获得的电芯，随后往设置在电池壳体上的注液口往电池壳体里注入LiPF6/PC电解液，密封注液口，得到锂离子电池。
对实施例5~8制备的锂离子电池进行充放电测试，电压范围为1.2V-3V vsLi/Li+。结果如表1所示。
表1为实施例5~8的锂电子电池在1C电流下进行充放电测试的比容量
  样品   比容量（mAh/g）
  实施例5   486
  实施例6   539
  实施例7   689
  实施例8   812
采用本方法制备的锂电子电池在1C电流下的比容量都在450mAh/g以上，最高达到812mAh/g，具有优异的储能性能。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种硼掺杂石墨烯复合电极材料，其特征在于，包括硼掺杂石墨烯、六氟磷酸锂和N-甲基吡咯烷酮；所述硼掺杂石墨烯和所述六氟磷酸锂分散在所述N-甲基吡咯烷酮中。
2.根据权利要求1所述的硼掺杂石墨烯复合电极材料，其特征在于，所述硼掺杂石墨烯与所述六氟磷酸锂的质量比为2:1~25:1，所述N-甲基吡咯烷酮与所述六氟磷酸锂的质量比为500:1~5000:1。
3.一种硼掺杂石墨烯复合电极材料的制备方法，其特征在于，包括：
将石墨进行氧化，得到氧化石墨；
将所述氧化石墨分散在去离子水中，超声2小时~4小时，过滤，烘干，得到氧化石墨烯；
将所述氧化石墨烯与三氧化二硼混合后置于惰性气体的气氛下，升温至800°C~1300°C并保温0.5小时~2小时后冷却至室温，得到混合物，除去残留的三氧化二硼，洗涤，干燥，得到硼掺杂石墨烯；及
将所述硼掺杂石墨烯和所述六氟磷酸锂置于N-甲基吡咯烷酮中并超声处理，然后于真空下进行搅拌，得到硼掺杂石墨烯复合电极材料。
4.根据权利要求3所述的硼掺杂石墨烯复合电极材料的制备方法，其特征在于，所述硼掺杂石墨烯与所述六氟磷酸锂的质量比为2:1~25:1，所述N-甲基吡咯烷酮与所述六氟磷酸锂的质量比为500:1~5000:1。
5.根据权利要求3所述的硼掺杂石墨烯复合电极材料的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨与三氧化二硼的质量比为0.5:1~4:1。
6.根据权利要求3所述的硼掺杂石墨烯复合电极材料的制备方法，其特征在于，所述除去残留的三氧化二硼的步骤为将所述混合物置于3mol/L的氢氧化钠溶液中搅拌2小时~4小时后过滤。
7.一种锂离子电池，其特征在于，包括电池壳体及收容在所述电池壳体内的电极片、对电极、隔膜和电解液；
所述电极片包括权利要求1所述的硼掺杂石墨烯复合电极材料；
所述对电极为锂片；
所述对电极、隔膜和电极片依次层叠设置。
8.一种锂离子电池的制备方法，其特征在于，包括：
将权利要求1中所述的硼掺杂石墨烯复合电极材料、粘结剂及导电剂混合均匀，得到浆料；
将所述浆料涂覆在铜箔上，经干燥、切片处理制得电极片；
提供锂片作为对电极；
按照所述对电极、隔膜和所述电极片的顺序依次层叠组装得到电芯；及
在所述电芯外包覆电池壳体，并向所述电池壳体内注入电解液，密封后得到锂离子电池。
9.根据权利要求8所述的锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述硼掺杂石墨烯复合电极材料、粘结剂及导电剂的质量比85:5:10；所述粘结剂由羧甲基纤维素和丁苯橡胶组成，所述导电剂为乙炔黑。
10.根据权利要求8所述的锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述电解液为LiPF6/PC。
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