[發(fā)明專利]一種石墨烯改性鎳錳酸鋰的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310202961.6
• 申請(qǐng)日: 2013-05-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103280573A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡航;鄧淇彬;李曉棟;陳強(qiáng);陳紅雨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南師范大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M4/505
• 分類號(hào): H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62
• 代理公司: 北京凱特來(lái)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;陳亮

1.一種石墨烯改性鎳錳酸鋰的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：

利用可溶性鋰鹽、錳鹽、鎳鹽、絡(luò)合劑和少量的氨水，采用溶膠-凝膠法，制備出鎳錳酸鋰復(fù)合氧化物；

以鱗片狀石墨為原料采用Hummers法制備氧化石墨，再對(duì)所述氧化石墨進(jìn)行剝層，在化學(xué)還原的同時(shí)利用甲基藍(lán)對(duì)所述氧化石墨進(jìn)行功能化，得到親水改性的石墨烯片；

利用所得到的石墨烯片修飾所制得的鎳錳酸鋰復(fù)合氧化物的顆粒表面，得到石墨烯改性后的鎳錳酸鋰。

2.如權(quán)利要求1所述石墨烯改性鎳錳酸鋰的制備方法，其特征在于，所述利用可溶性鋰鹽、錳鹽、鎳鹽、絡(luò)合劑和少量的氨水，采用溶膠-凝膠法，制備出鎳錳酸鋰復(fù)合氧化物，具體包括：

將可溶性鋰鹽、可溶性鎳鹽、可溶性錳鹽，按摩爾比為x∶0.5∶1.5的用量混合溶解在去離子水中得到混合溶液A，其中1<x≤1.1，再將絡(luò)合劑溶解于去離子水中得到混合溶液B，所述絡(luò)合劑的摩爾量為x～3x，將所述混合溶液A緩慢滴加到所述混合溶液B中，并調(diào)節(jié)pH值在6～8；

將所得到的混合溶液在50～95℃下不斷攪拌得到粘稠的濕凝膠，將所述濕凝膠置于60～120℃的真空干燥箱中干燥得到干凝膠；

將所述干凝膠快速轉(zhuǎn)移至馬弗爐中，在400～600℃下預(yù)燒結(jié)4～6小時(shí)，得到預(yù)燒產(chǎn)物，冷卻至室溫下研磨，然后在700～1000℃下進(jìn)行二次燒結(jié)0.5～10小時(shí)，在400～600℃下退火4～6小時(shí)，冷卻至室溫再研磨，過(guò)篩后得到粒徑均勻的鎳錳酸鋰復(fù)合氧化物L(fēng)iNi_0.5Mn_1.5O₄。

3.如權(quán)利要求1所述石墨烯改性鎳錳酸鋰的制備方法，其特征在于，所述以鱗片狀石墨為原料采用Hummers法制備氧化石墨，再對(duì)所述氧化石墨進(jìn)行剝層，在化學(xué)還原的同時(shí)利用甲基藍(lán)對(duì)所述氧化石墨進(jìn)行功能化，得到親水改性的石墨烯片，具體包括：

將濃硫酸冷卻到5°C以下，劇烈攪拌下加入一定量的石墨、高錳酸鉀和硝酸鈉，升溫到30-40°C攪拌1h，在加入水稀釋反應(yīng)體系，再升溫到90-100°C反應(yīng)0.5-2h，滴加過(guò)氧化氫還原剩余的高錳酸鉀，并收集固體，洗滌干燥后得到氧化石墨；

將所得到的氧化石墨在溶劑中通過(guò)超聲波進(jìn)行分散，再加入甲基藍(lán)，繼續(xù)超聲分散處理1h，將體系加熱至60-100°C，以水合肼、檸檬酸或硼氫化鈉中的一種為還原劑，攪拌反應(yīng)24-50h，其中所述用于分散氧化石墨的溶劑為水、N-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺中的一種；

在反應(yīng)完成后，冷卻至室溫，用去離子水洗滌多次，離心收集樣品，得到親水改性的石墨烯片。

4.如權(quán)利要求1所述石墨烯改性鎳錳酸鋰的制備方法，其特征在于，所述利用所得到的石墨烯片修飾所制得的鎳錳酸鋰復(fù)合氧化物的顆粒表面，得到石墨烯改性后的鎳錳酸鋰，具體包括：

將所述親水改性的石墨烯片與水混合，采用超聲波分散得到石墨烯水分散液；

將制得的鎳錳酸鋰復(fù)合氧化物加入該石墨烯水分散液中繼續(xù)超聲處理，并收集固體，干燥后即得石墨烯改性后的鎳錳酸鋰。

5.如權(quán)利要求1所述石墨烯改性鎳錳酸鋰的制備方法，其特征在于，

所述鋰鹽為CH₃COOLi、LiCl、LiNO₃中的一種；

所述鎳鹽為Ni(CH₃COO)₂、NiCl₂、Ni(NO₃)₂中的一種；

所述錳鹽為Mn(CH₃COO)₂、MnCl₂、Mn(NO₃)₂中的一種；

所述絡(luò)合劑為草酸銨、草酸、檸檬酸銨、檸檬酸、蘋(píng)果酸、酒石酸中的一種。

6.如權(quán)利要求4所述石墨烯改性鎳錳酸鋰的制備方法，其特征在于，所述方法還包括：

通過(guò)調(diào)節(jié)所述石墨烯水分散液的濃度和用量，來(lái)控制石墨烯在所制得材料中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，其中鎳錳酸鋰所占的重量百分?jǐn)?shù)為為95%-99.98%，石墨烯所占的重量百分?jǐn)?shù)為0.02%-5%。