[發明專利]鋰電池用過渡金屬氧化物/石墨烯納米復合電極材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201010237027.4
• 申請日: 2010-07-23
• 公開（公告）號: CN102339994A
• 公開（公告）日: 2012-02-01
• 發明（設計）人: 劉兆平;姚霞銀;王軍;周旭峰;王旭陽;張建剛
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/131;H01M4/1391
• 代理公司: 寧波誠源專利事務所有限公司 33102
• 代理人: 袁忠衛

1.一種鋰電池用過渡金屬氧化物/石墨烯納米復合電極材料，其特征在于該鋰電池用過渡金屬氧化物/石墨烯納米復合電極材料為石墨烯或氧化石墨烯改性的過渡金屬氧化物，所述石墨烯或氧化石墨烯與過渡金屬氧化物通過物理包裹或化學鍵合的方式連接，其中石墨烯或氧化石墨烯與過渡金屬氧化物的質量比為0.01∶100～50∶100。

2.根據權利要求1所述的鋰電池用過渡金屬氧化物/石墨烯納米復合電極材料，其特征在于所述過渡金屬氧化物為錳的氧化物，包括不同晶型的二氧化錳、三氧化二錳、四氧化三錳或者嵌鋰錳氧化物；釩的氧化物，包括α相、無定形五氧化二釩或者嵌鋰釩氧化物；鐵的氧化物，包括羥基氧化鐵、磁鐵礦四氧化三鐵或者赤鐵礦α-三氧化二鐵；鉻的氧化物，包括三氧化二鉻、二氧化鉻、五氧化二鉻、十五氧化六鉻或者八氧化三鉻；鉬的氧化物，包括三氧化鉬、十一氧化四鉬、二十三氧化八鉬或者二十六氧化九鉬；或者其他一些過渡金屬氧化物及其嵌鋰氧化物。

3.根據權利要求1所述的鋰電池用過渡金屬氧化物/石墨烯納米復合電極材料，其特征在于所述石墨烯為單層或由層數在一至三層之間的二維六方碳材料組成，氧化石墨烯為石墨烯上含有羥基或羧基或環氧基。

4.根據權利要求1所述的鋰電池用過渡金屬氧化物/石墨烯納米復合電極材料，其特征在于所述鋰電池用過渡金屬氧化物/石墨烯納米復合電極材料在鋰電池中用作正極活性材料或負極活性材料。

5.一種鋰電池用過渡金屬氧化物/石墨烯納米復合電極材料的制備方法，其特征在于步驟為：將石墨烯或氧化石墨烯與制備過渡金屬氧化物所需的前軀體按質量比為0.01∶100～50∶100在溶劑中均勻混合，置于高壓反應釜中，在60～300℃條件下反應1小時以上，得到化學鍵合的鋰電池用過渡金屬氧化物/石墨烯納米復合電極材料；或者將石墨烯或氧化石墨烯與過渡金屬氧化物按質量比為0.01∶100～50∶100在溶劑中充分混合，經干燥得到物理包裹的鋰電池用過渡金屬氧化物/石墨烯納米復合電極材料。

6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于所述制備過渡金屬氧化物所需的前軀體是指制備過渡金屬氧化物所需的金屬鹽和氧化劑或者還原劑。

7.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于所述過渡金屬氧化物為錳的氧化物，包括不同晶型的二氧化錳、三氧化二錳、四氧化三錳或者嵌鋰錳氧化物；釩的氧化物，包括α相、無定形五氧化二釩或者嵌鋰釩氧化物；鐵的氧化物，包括羥基氧化鐵、磁鐵礦四氧化三鐵或者赤鐵礦α-三氧化二鐵；鉻的氧化物，包括三氧化二鉻、二氧化鉻、五氧化二鉻、十五氧化六鉻或者八氧化三鉻；鉬的氧化物，包括三氧化鉬、十一氧化四鉬、二十三氧化八鉬或者二十六氧化九鉬；或者其他一些過渡金屬氧化物及其嵌鋰氧化物。

8.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于所述混合手段為機械攪拌、球磨、超聲中的一種或幾種組合，混合時間為0.5-30小時。

9.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于所述溶劑為水、乙醇、丙酮、二甲基亞砜、N，N-二甲基甲酰胺、四氫呋喃、氯仿、四氯化碳或二氯苯。

10.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于所述干燥手段為噴霧干燥或直接加熱干燥。