[發明專利]一種石墨烯/MoS2與無定形碳的鋰離子電池電極及制備方法

有效

• 申請號: 201110046460.4
• 申請日: 2011-02-25
• 公開（公告）號: CN102142538A
• 公開（公告）日: 2011-08-03
• 發明（設計）人: 陳衛祥;常焜;馬琳;李輝
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H01M4/13
• 分類號: H01M4/13;H01M4/139
• 代理公司: 杭州賽科專利代理事務所 33230
• 代理人: 陳輝

1.一種石墨烯/MoS₂與無定形碳的鋰離子電池電極，其特征在于該電極的活性物質為石墨烯納米片/MoS₂類石墨烯納米片與無定形碳的復合納米材料，其余為乙炔黑和聚偏氟乙烯，各組分的質量百分比含量為：復合納米材料活性物質75-85％，乙炔黑5-10％，聚偏氟乙烯10-15％，其中，復合納米材料中石墨烯納米片的質量百分比為4.2％-15％，MoS₂類石墨烯納米片的質量百分比為44％-65％，其余為無定形碳，其中石墨烯納米片與MoS₂類石墨烯納米片的物質量之比為1∶1-4∶1。

2.根據權利要求1所述的一種石墨烯/MoS₂與無定形碳的鋰離子電池電極，其特征在于制備方法包括以下步驟：

1)氧化石墨納米片的制備：在0℃冰浴下，按每0.015-0.06g石墨粉分散到20-25mL濃硫酸中，攪拌下加入KMnO₄，所加KMnO₄的質量是石墨的3-4倍，攪拌30-60分鐘，溫度上升至30-35℃左右，加入40-50ml去離子水，攪拌20-30分鐘，加入10-20ml質量濃度30％的H₂O₂，攪拌5-10分鐘，經過離心分離，用質量濃度5％HCl溶液、去離子水和丙酮反復洗滌后得到氧化石墨納米片；

2)將鉬酸鹽溶解在去離子水中形成0.02～0.07M的溶液，加入硫代乙酰胺或硫脲作為硫源和還原劑，硫代乙酰胺或硫脲與鉬酸鹽的物質量的比為5∶1～8∶1，加入一定量的葡萄糖，葡萄糖與鉬酸鹽的質量的比在4.5∶1～12∶1之間，再將按第1)步所制備得到的氧化石墨納米片加入該溶液中，第1)步所用石墨的物質的量與鉬酸鹽的物質量之比為1∶1～4∶1，超聲處理1-2h，使氧化石墨納米片充分分散在水熱反應溶液中，將該混合物轉入內襯聚四氟乙烯的水熱反應釜中密封，在200-240℃反應20-36h，得到的產物用離心分離，并用去離子水和無水乙醇洗滌、干燥得到中間產物，最后在90％N₂-10％H₂氛圍中800℃熱處理2h，得到石墨烯納米片/MoS₂類石墨烯納米片與無定形碳的復合納米材料；

3)將石墨烯納米片/MoS₂類石墨烯納米片與無定形碳的復合納米材料作為電極的活性物質，與乙炔黑及質量濃度5％的聚偏氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮溶液在攪拌下充分混合調成均勻的糊狀物，各組分質量百分比為：納米復合材料活性物質75-85％，乙炔黑5-10％，聚偏氟乙烯10-15％，將該糊狀物均勻地涂到作為集流體的銅箔上，真空干燥，滾壓得到電極。

3.根據權利要求2所述的一種石墨烯/MoS₂與無定形碳的鋰離子電池電極，其特征在于鉬酸鹽為鉬酸鈉或鉬酸銨。