本发明涉及锂电池材料制备领域，具体涉及一种应用于锂离子电池的石墨烯掺杂导电剂及其合成工艺。
背景技术：
随着工业发展以及人类活动的日趋活跃，人类对能源的消耗日趋增大，而地下非可再生资源日趋短缺，能源供需矛盾日益激化，能源问题已成为影响人类生存和发展的关键问题之一。新储能体系的锂离子电池应该具有电压高、容量大、无记忆效应和寿命长等优点，可广泛应用于移动电话、数码相机、笔记本电脑等数码产品和电动车、混合电动车等动力工具。
锂离子电池在充放电循环中，正负极极片上有电流通过时，就会有净反应发生，表明电极失去了原有的平衡状态，电极电位将偏离平衡电位，就产生了常说的极化。锂电池极化可以分为欧姆极化、电化学极化和浓差极化。极化电压是反应内部电化学反应的重要参数，如果极化电压长期不合理，则会导致负极锂金属析出加快，严重情况下会刺穿隔膜导致短路。据锂电池初期实验数据，单纯依靠活物质的导电性是不足以满足电子迁移速率要求的，为了使电子能够快速移动归位，出现了导电剂的加入。导电剂的首要作用是提高电子电导率。导电剂在具活性物质之间、活性物质与集流体之间起到收集微电流的作用以减小电极的接触电阻，提高锂电池中电子的迁移速率，降低电池极化。此外，导电剂也可以提高极片加工性，促进电解液对极片的浸润，从而提高锂电池的使用寿命。因此，导电剂在锂电池中发挥着重要的作用，也是该产业的一个不可或缺的组成部分。
技术实现要素：
为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种应用于锂离子电池的石墨烯掺杂导电剂及其合成工艺。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种应用于锂离子电池的石墨烯掺杂导电剂，包括纳米碳纤维/石墨烯/纳米碳管复合材料。
一种应用于锂离子电池的石墨烯掺杂导电剂的合成工艺，包括以下步骤：
(1)四氧化三钴/石墨烯催化剂的制备：称取0.1g～0.5g的氧化石墨烯粉末加入到10ml～50ml的去离子水中，超声处理30min～60min，得到均匀分散的石墨烯悬浮液，在溶液中加入0.5g～0.8g四水乙酸钴，搅拌15min～30min后，将混合溶液倒入水热反应釜，混合溶液在反应釜中80℃～100℃温度下反应2h～5h小时；
然后将反应后的混合液体进行离心10min～30min，取下层颗粒物，采用乙醇或蒸馏水对颗粒物进行清洗，然后置于60℃～80℃的烘燥箱中干燥20h～24h，即获得四氧化三钴/石墨烯催化剂。
(2)多层石墨烯-纳米碳管颗粒的制备：称取0.2g～0.5g碳纳米管(cnt)，加入100ml～200mln-甲基吡咯烷酮中，超声搅拌30～60min，然后加入1g～3g四氧化三钴/石墨烯催化剂，球磨混合2h～6h，然后超声搅拌30～60min，形成石墨烯/纳米碳管悬浮液；
将石墨烯/纳米碳管悬浮液置于石英反应釜中，在n2和c2h2双重保护气氛下，加热至500℃～650℃，保温1h～2h，即获得多层石墨烯-纳米碳管颗粒。
(3)纳米碳纤维/石墨烯/纳米碳管复合材料的制备：量取100ml～200ml乙醇和去离子水的混合溶剂，加入0.5g～1g的纳米碳纤维(vgcf)，超声1h～1.5h后，制备均匀分散的纳米碳纤维悬浮液，然后加入0.2g～0.5g多层石墨烯-纳米碳管颗粒，室温条件下，磁搅拌10h～12h小时，经过离心10min～30min后，置于在500℃～700℃的真空烘箱中干燥15h～24h，得到纳米碳纤维/石墨烯/纳米碳管复合材料。
(4)制得的纳米碳纤维/石墨烯/纳米碳管复合材料可作为一种新型石墨烯掺杂导电剂，可良好的被应用于锂电子电池。
进一步，所述n2和c2h2双重保护气氛是指n2和c2h2的体积比为3:1。
进一步，所述混合溶剂是指以乙醇和去离子水体积比为8:2制成的混合溶液。
本发明具有以下有益效果：石墨烯不仅具有极高的电导率，而且其独特的二维纳米结构能够极为有效地与纳米碳纤维、纳米碳管形成三维导电网络，能够最大化的发挥导电剂的作用，减少导电剂的用量，从而可以多使用活性物质，提升锂电池容量。
具体实施方式
以下对本发明的各个方面进行详述，如无具体说明，本发明的各种原料均可通过根据本领域的常规方法制备得到或市售得到。
实施例1
一种应用于锂离子电池的石墨烯掺杂导电剂，包括纳米碳纤维/石墨烯/纳米碳管复合材料。
一种应用于锂离子电池的石墨烯掺杂导电剂的合成工艺，包括以下步骤：
(1)四氧化三钴/石墨烯催化剂的制备：称取0.1g的氧化石墨烯粉末加入到10ml的去离子水中，超声处理30min，得到均匀分散的石墨烯悬浮液，在溶液中加入0.5g四水乙酸钴，搅拌15min后，将混合溶液倒入水热反应釜，混合溶液在反应釜中80℃温度下反应2h小时；
然后将反应后的混合液体进行离心10min，取下层颗粒物，采用乙醇或蒸馏水对颗粒物进行清洗，然后置于60℃的烘燥箱中干燥20h，即获得四氧化三钴/石墨烯催化剂。
(2)多层石墨烯-纳米碳管颗粒的制备：称取0.2g碳纳米管(cnt)，加入100mln-甲基吡咯烷酮中，超声搅拌30min，然后加入1g四氧化三钴/石墨烯催化剂，球磨混合2h，然后超声搅拌30min，形成石墨烯/纳米碳管悬浮液；
将石墨烯/纳米碳管悬浮液置于石英反应釜中，在n2和c2h2双重保护气氛下，加热至500℃，保温1h，即获得多层石墨烯-纳米碳管颗粒。
(3)纳米碳纤维/石墨烯/纳米碳管复合材料的制备：量取100ml乙醇和去离子水的混合溶剂，加入0.5g的纳米碳纤维(vgcf)，超声1h后，制备均匀分散的纳米碳纤维悬浮液，然后加入0.2g多层石墨烯-纳米碳管颗粒，室温条件下，磁搅拌10h小时，经过离心10min后，置于在500℃的真空烘箱中干燥15h，得到纳米碳纤维/石墨烯/纳米碳管复合材料。
(4)制得的纳米碳纤维/石墨烯/纳米碳管复合材料可作为一种新型石墨烯掺杂导电剂，可良好的被应用于锂电子电池。
进一步，所述n2和c2h2双重保护气氛是指n2和c2h2的体积比为3:1。
进一步，所述混合溶剂是指以乙醇和去离子水体积比为8:2制成的混合溶液。
实施例二
一种应用于锂离子电池的石墨烯掺杂导电剂，包括纳米碳纤维/石墨烯/纳米碳管复合材料。
一种应用于锂离子电池的石墨烯掺杂导电剂的合成工艺，包括以下步骤：
(1)四氧化三钴/石墨烯催化剂的制备：称取0.3g的氧化石墨烯粉末加入到30ml的去离子水中，超声处理50min，得到均匀分散的石墨烯悬浮液，在溶液中加入0.7g四水乙酸钴，搅拌30min后，将混合溶液倒入水热反应釜，混合溶液在反应釜中100℃温度下反应2h小时；
然后将反应后的混合液体进行离心20min，取下层颗粒物，采用乙醇或蒸馏水对颗粒物进行清洗，然后置于70℃的烘燥箱中干燥20h，即获得四氧化三钴/石墨烯催化剂。
(2)多层石墨烯-纳米碳管颗粒的制备：称取0.4g碳纳米管(cnt)，加入150mln-甲基吡咯烷酮中，超声搅拌45min，然后加入2g四氧化三钴/石墨烯催化剂，球磨混合4h，然后超声搅拌45min，形成石墨烯/纳米碳管悬浮液；
将石墨烯/纳米碳管悬浮液置于石英反应釜中，在n2和c2h2双重保护气氛下，加热至600℃，保温1.5h，即获得多层石墨烯-纳米碳管颗粒。
(3)纳米碳纤维/石墨烯/纳米碳管复合材料的制备：量取150ml乙醇和去离子水的混合溶剂，加入0.8g的纳米碳纤维(vgcf)，超声1h后，制备均匀分散的纳米碳纤维悬浮液，然后加入0.4g多层石墨烯-纳米碳管颗粒，室温条件下，磁搅拌10h小时，经过离心15min后，置于在600℃的真空烘箱中干燥20h，得到纳米碳纤维/石墨烯/纳米碳管复合材料。
(4)制得的纳米碳纤维/石墨烯/纳米碳管复合材料可作为一种新型石墨烯掺杂导电剂，可良好的被应用于锂电子电池。
进一步，所述n2和c2h2双重保护气氛是指n2和c2h2的体积比为3:1。
进一步，所述混合溶剂是指以乙醇和去离子水体积比为8:2制成的混合溶液。
实施例3
一种应用于锂离子电池的石墨烯掺杂导电剂，包括纳米碳纤维/石墨烯/纳米碳管复合材料。
一种应用于锂离子电池的石墨烯掺杂导电剂的合成工艺，包括以下步骤：
(1)四氧化三钴/石墨烯催化剂的制备：称取0.5g的氧化石墨烯粉末加入到50ml的去离子水中，超声处理60min，得到均匀分散的石墨烯悬浮液，在溶液中加入0.8g四水乙酸钴，搅拌30min后，将混合溶液倒入水热反应釜，混合溶液在反应釜中100℃温度下反应5h小时；
然后将反应后的混合液体进行离心30min，取下层颗粒物，采用乙醇或蒸馏水对颗粒物进行清洗，然后置于80℃的烘燥箱中干燥24h，即获得四氧化三钴/石墨烯催化剂。
(2)多层石墨烯-纳米碳管颗粒的制备：称取0.5g碳纳米管(cnt)，加入200mln-甲基吡咯烷酮中，超声搅拌60min，然后加入3g四氧化三钴/石墨烯催化剂，球磨混合6h，然后超声搅拌60min，形成石墨烯/纳米碳管悬浮液；
将石墨烯/纳米碳管悬浮液置于石英反应釜中，在n2和c2h2双重保护气氛下，加热至650℃，保温2h，即获得多层石墨烯-纳米碳管颗粒。
(3)纳米碳纤维/石墨烯/纳米碳管复合材料的制备：量取200ml乙醇和去离子水的混合溶剂，加入1g的纳米碳纤维(vgcf)，超声1.5h后，制备均匀分散的纳米碳纤维悬浮液，然后加入0.5g多层石墨烯-纳米碳管颗粒，室温条件下，磁搅拌12h小时，经过离心30min后，置于在700℃的真空烘箱中干燥24h，得到纳米碳纤维/石墨烯/纳米碳管复合材料。
(4)制得的纳米碳纤维/石墨烯/纳米碳管复合材料可作为一种新型石墨烯掺杂导电剂，可良好的被应用于锂电子电池。
进一步，所述n2和c2h2双重保护气氛是指n2和c2h2的体积比为3:1。
进一步，所述混合溶剂是指以乙醇和去离子水体积比为8:2制成的混合溶液。
本发明不局限于所述实施方式，任何人应得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。
本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。