[發(fā)明專利]鋰鹽-石墨烯衍生物復(fù)合材料及其制備方法與應(yīng)用

有效

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• 申請日: 2011-11-30
• 公開（公告）號: CN103137949A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周明杰;王要兵
• 申請（專利權(quán)）人: 海洋王照明科技股份有限公司;深圳市海洋王照明技術(shù)有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36
• 代理公司: 廣州華進(jìn)聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 何平

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及電極材料技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是涉及一種鋰鹽-石墨烯衍生物復(fù)合材料及其制備方法與應(yīng)用。

【背景技術(shù)】

隨著各種新能源的發(fā)展，各種電子設(shè)備，如便攜式電子設(shè)備及電動汽車等，對大容量高功率化學(xué)電源的需求愈發(fā)廣泛。目前商品化的鋰離子電池大多采用無機(jī)正極/石墨體系，其中這些正極材料主要是磷酸鐵鋰、錳酸鋰、鈷酸鋰、鎳酸鋰以及混合的體系。雖然這類體系的電化學(xué)性能優(yōu)異，但是其存在容量較低(如磷酸鐵鋰的理論170mAh/g)，制備工藝復(fù)雜，成本高等諸多的缺點(diǎn)。另外，也開發(fā)了一些有機(jī)的鋰鹽作為正極材料，但是由于材料電導(dǎo)率，熱穩(wěn)定性，機(jī)械性能的原因，循環(huán)壽命一般較低，不適宜用來作為電極材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

基于此，有必要提供一種比容量較大的鋰鹽-石墨烯衍生物復(fù)合材料及其制備方法。

一種鋰鹽-石墨烯衍生物復(fù)合材料，其是由鋰鹽與石墨烯的氨基醌衍生物構(gòu)成，其中，所述石墨烯的氨基醌衍生物占所述鋰鹽-石墨烯衍生物復(fù)合材料的質(zhì)量百分比為5％～75％。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述石墨烯的氨基醌衍生物為石墨烯的5-氨基萘醌胺衍生物、石墨烯的5，8-二氨基萘醌胺衍生物、石墨烯的5-氨基蒽醌胺衍生物及石墨烯的5，8-二氨基蒽醌胺衍生物中的一種。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述鋰鹽為氫氧化鋰，碳酸鋰及醋酸鋰中的一種。

一種鋰鹽-石墨烯衍生物復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：

步驟一、將石墨、高錳酸鉀與濃硫酸進(jìn)行氧化反應(yīng)后得到氧化石墨；

步驟二、將所述氧化石墨溶解在溶劑中，然后在攪拌下加入氨基醌類化合物的乙醇溶液，再在80℃的溫度下回流反應(yīng)24小時(shí)，得到氧化石墨烯的氨基醌衍生物；

步驟三、將所述氧化石墨烯的氨基醌衍生物與足量的水合肼在80℃的溫度下回流反應(yīng)5～24小時(shí)，得到石墨烯的氨基醌衍生物；及

步驟四、將所述石墨烯的氨基醌衍生物與鋰鹽經(jīng)混合，干燥處理后，得到鋰鹽-石墨烯衍生物復(fù)合材料，其中，所述石墨烯的氨基醌衍生物占所述鋰鹽-石墨烯復(fù)合材料的質(zhì)量百分比為5％～75％。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，步驟二中，所述氨基醌類化合物為5-氨基萘醌胺、5，8-二氨基萘醌胺、5-氨基蒽醌胺及5，8-二氨基蒽醌胺的一種。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，步驟四中，所述鋰鹽為氫氧化鋰，碳酸鋰及醋酸鋰中的一種。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，步驟二中的回流反應(yīng)中還包括加入三氯化鐵作為催化劑的步驟。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，步驟四中的混合、干燥處理步驟為：將所述石墨烯的氨基醌衍生物超聲分散到水中與所述鋰鹽混合，室溫?cái)嚢?4小時(shí)至充分反應(yīng)完全，靜置除去過量的沉淀，加入稀鹽酸調(diào)節(jié)成中性，然后在真空、120℃下干燥24小時(shí)。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，步驟二中，所述溶劑為DMF或水。

本發(fā)明還提供上述鋰鹽-石墨烯衍生物復(fù)合材料在鋰離子電池的電極材料中的應(yīng)用。

在上述鋰鹽-石墨烯衍生物復(fù)合材料中，通過石墨烯衍生物與鋰鹽晶化復(fù)合，使得上述復(fù)合材料中含有豐富的羥基鋰，作為電極材料時(shí)的最高容量可達(dá)到250mAh/g，與傳統(tǒng)的電極材料相比，具有高比容量的特點(diǎn)。

【附圖說明】

通過附圖中所示的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的更具體說明，本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢將變得更加清晰。

圖1為一實(shí)施方式的鋰鹽-石墨烯衍生物復(fù)合材料的制備方法流程圖。

【具體實(shí)施方式】

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式做詳細(xì)的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似改進(jìn)，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施的限制。

一實(shí)施方式的鋰鹽-石墨烯衍生物復(fù)合材料，是由鋰鹽與石墨烯的氨基醌衍生物構(gòu)成，其中，石墨烯的氨基醌衍生物占鋰鹽-石墨烯復(fù)合材料的質(zhì)量百分比為5％～75％。

所述鋰鹽為氫氧化鋰(LiOH)，碳酸鋰(Li₂CO₃)及醋酸鋰(CH₃COOLi)中的一種。

所述石墨烯的氨基醌衍生物為石墨烯的5-氨基萘醌胺衍生物、石墨烯的5，8-二氨基萘醌胺衍生物、石墨烯的5-氨基蒽醌胺衍生物及石墨烯的5，8-二氨基蒽醌胺衍生物中的一種。