本发明涉及电极材料，具体的，涉及一种高功率石墨电极材料及其制备方法。
背景技术：
1、石墨作为锂离子电池的负极材料，被广泛应用于各类电子产品和电动汽车等领域。石墨具有层状结构，层与层之间为范德华力，结合力较弱，因此锂离子在嵌入-脱出过程中会对石墨的结构造成破坏，不利于电池的循环稳定性；此外，电解液在石墨表面还会形成sei膜，这一方面会降低正极的容量发挥，另一方面会不断消耗电解液，最后电池因电解液不足而循环跳水。
2、为了解决这些问题，人们开发了各种石墨负极改性方法，主要包括表面氧化、表面造孔、表面包覆等，其中表面包覆是最常用的改性方法。包覆的主要目的是改变石墨负极表面结构，优化锂离子脱嵌通道，减少高倍率充放过程中石墨表面析锂，从而提高锂离子电池的倍率性能和循环性能。包覆的物质主要为碳材料、人造sei膜等，这些碳材料具有良好的电导率和锂离子扩散性能。
3、但是，通过上述方法对石墨电极材料进行优化虽然可以在一定程度上改善石墨电极材料的导线性能，但是其效果差异较大，且程度十分有限，而随着时代发展，对石墨电极材料的功率要求越来越高，基于此，本发明致力于提供一种高功率石墨电极材料及其制备方法。
技术实现思路
1、本发明提出一种高功率石墨电极材料及其制备方法，解决了相关技术中石墨电极材料的功率不高的问题。
2、本发明的技术方案如下：
3、第一方面，本发明公开了一种高功率石墨电极材料，包括以下重量份的原料：石墨80-90份、铬酸镧5-8份、聚丙烯酸3-5份、聚乙烯吡咯烷酮0.1-0.3份、改性石墨烯0.1-0.2份；
4、优选的，石墨为83-88份、铬酸镧为6-7份、聚丙烯酸为3.5-4.5份、聚乙烯吡咯烷酮为0.15-0.25份、改性石墨烯为0.13-0.18份；
5、更优选的，石墨为85份、铬酸镧为6.5份、聚丙烯酸为4份、聚乙烯吡咯烷酮为0.2份、改性石墨烯为0.15份。
6、其中，所述改性石墨烯包括质量比为1:(8-12)的石墨烯粉末和硝酸钙；
7、优选的，石墨烯粉末和硝酸钙的质量比为1:(9-11);
8、更优选的，石墨烯粉末和硝酸钙的质量比为1:10。
9、在本发明更进一步的方案中：所述改性石墨烯的制备方法为：
10、第一步：将石墨烯粉末置于空气中以400-500℃煅烧20-40min，冷却后得到预氧化的石墨烯；
11、第二步：将硝酸钙溶于水中形成质量分数为20%-25%的硝酸钙溶液，将预氧化的石墨烯加入硝酸钙溶液中低速搅拌5-6h，随后进行过滤和真空干燥，得到料a；
12、第三步：将料a置于惰性气体环境下以800-1000℃煅烧20-40min,冷却后清洗纯化，过滤干燥后即得到改性石墨烯。
13、在本发明更进一步的方案中：在第三步中，所述惰性气体为氩气或氦气。
14、在本发明更进一步的方案中：在第二步中，所述真空干燥的温度为180-200℃，干燥时间为3-4h；
15、优选的，真空干燥的温度为185-195℃，干燥时间为3.3-3.8h；
16、更优选的，真空干燥的温度为190℃，干燥时间为3.5h。
17、在本发明更进一步的方案中：在第三步中，将煅烧后的料a置于丙酮溶液中进行清洗，丙酮溶液中酸的质量分数为35%-50%。
18、在本发明更进一步的方案中：在第三步中，将煅烧后的料a置于冰水浴中冷却至30-50℃。
19、在改性石墨烯的制备过程中，首先将石墨烯粉末置于空气中煅烧，可以使石墨烯进行氧化，增加石墨烯粉末中的氧原子数量，提升了石墨烯表面c-o、c=o等含氧基团的占比，同时氧化过程引入了结构缺陷，在后续引入硝酸钙时，这些结构缺陷和含氧基团为硝酸钙中氮原子的引入提供了掺杂位点，丰富氮原子的键合形式，使更多数量的氮原子嵌入石墨烯的碳骨架中，氮原子的嵌入可以提高掺杂位点附近的电子传输特性，进而提升石墨烯的导电性能。
20、同时，石墨烯在进行氧化煅烧的过程中，由于在高温下，石墨烯片层之间的相互作用力会减弱，导致部分片层间的距离增大，进而会导致其孔隙增大，且由于氧化导致氮原子的引入数量增多，因此也导致石墨烯的比表面积增大，这意味着石墨烯具有更强的三维导电网络，进而使得石墨烯的导电性能提升。
21、第二方面，本发明还公开了一种如上所述的高功率石墨电极材料的制备方法，包括以下步骤：
22、s1：将改性石墨烯与聚乙烯吡咯烷酮加入水中搅拌均匀，得到溶液m；
23、s2：将溶液m充分研磨后进行超声分散，过滤后得到导电添加剂；
24、s3：将导电添加剂、石墨、铬酸镧、聚丙烯酸加入水中搅拌均匀，形成质量分数为40%-50%的浆液，即为高功率石墨电极材料。
25、在本发明更进一步的方案中：在步骤s1中，所述溶液m中改性石墨烯与聚乙烯吡咯烷酮的质量分数之和为1%-2%。
26、在本发明更进一步的方案中：在步骤s2中，将溶液m充分研磨后进行超声分散的方法为：将溶液m置于磨砂机中研磨1-1.5h，然后转移至高速分散机中以50-60khz超声分散80-100min。
27、在浆液中引入了改性石墨烯的同时，还引入了铬酸镧，铬酸镧本身属于钙钛矿型复合氧化物，具有独特的晶体结构，在这种结构中，a位（如la3+）为半径较大的正离子，b位（如cr3+）为半径较小的正离子，而氧离子（o2-）则位于a位和b位离子之间，形成八面体配位，这种结构为电子和空穴的迁移提供了通道，而当改性石墨烯中含有的钙离子与铬酸镧相遇时，部分la3+离子被钙离子取代，导致正电荷不足，为了保持电中性，部分cr3+离子会释放一个电子，转变为cr4+离子，这种电荷补偿机制使得铬酸镧中形成了更多的空穴和自由电子，从而提高了其导电性能，使得浆液的导电性得到进一步的提升。
28、本发明的工作原理及有益效果为：
29、（1）本发明在改性石墨烯的制备过程中，首先将石墨烯粉末置于空气中煅烧，可以使石墨烯进行氧化，增加石墨烯粉末中的氧原子数量，提升了石墨烯表面c-o、c=o等含氧基团的占比，同时氧化过程引入了结构缺陷，在后续引入硝酸钙时，这些结构缺陷和含氧基团为硝酸钙中氮原子的引入提供了掺杂位点，丰富氮原子的键合形式，使更多数量的氮原子嵌入石墨烯的碳骨架中，氮原子的嵌入可以提高掺杂位点附近的电子传输特性，进而提升石墨烯的导电性能，从而提高石墨电极材料的功率。
30、（2）本发明在改性石墨烯的制备过程中，石墨烯在进行氧化煅烧时，由于在高温下，石墨烯片层之间的相互作用力会减弱，导致部分片层间的距离增大，进而会导致其孔隙增大，且由于氧化导致氮原子的引入数量增多，因此也导致石墨烯的比表面积增大，这意味着石墨烯具有更强的三维导电网络，进而使得石墨烯的导电性能提升，从而提高石墨电极材料的功率。
31、（3）本发明在材料中引入了改性石墨烯的同时，还引入了铬酸镧，铬酸镧本身属于钙钛矿型复合氧化物，具有独特的晶体结构，在这种结构中，a位（如la3+）为半径较大的正离子，b位（如cr3+）为半径较小的正离子，而氧离子（o2-）则位于a位和b位离子之间，形成八面体配位，这种结构为电子和空穴的迁移提供了通道，而当改性石墨烯中含有的钙离子与铬酸镧相遇时，部分la3+离子被钙离子取代，导致正电荷不足，为了保持电中性，部分cr3+离子会释放一个电子，转变为cr4+离子，这种电荷补偿机制使得铬酸镧中形成了更多的空穴和自由电子，从而提高了其导电性能，使得浆液的导电性得到进一步的提升，从而提高石墨电极材料的功率。
1.一种高功率石墨电极材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：
2.根据权利要求1所述的高功率石墨电极材料，其特征在于，所述改性石墨烯的制备方法为：
3.根据权利要求2所述的高功率石墨电极材料，其特征在于，在第三步中，所述惰性气体为氩气或氦气。
4.根据权利要求2所述的高功率石墨电极材料，其特征在于，在第二步中，所述真空干燥的温度为180-200℃，干燥时间为3-4h。
5.根据权利要求2所述的高功率石墨电极材料，其特征在于，在第三步中，将煅烧后的料a置于质量分数为35%-50%的丙酮溶液中进行清洗。
6.根据权利要求2所述的高功率石墨电极材料，其特征在于，在第三步中，将煅烧后的料a置于冰水浴中冷却至30-50℃。
7.一种根据权利要求1-6任一所述的高功率石墨电极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的高功率石墨电极材料的制备方法，其特征在于，在步骤s1中，所述溶液m中改性石墨烯与聚乙烯吡咯烷酮的质量分数之和为1%-2%。
9.根据权利要求7所述的高功率石墨电极材料的制备方法，其特征在于，在步骤s2中，将溶液m充分研磨后进行超声分散的方法为：将溶液m置于磨砂机中研磨1-1.5h，然后转移至高速分散机中以50-60khz超声分散80-100min。
