[發明專利]一種鋰電池所用石墨的加工方法

在審

• 申請號: 201410110456.3
• 申請日: 2014-03-24
• 公開（公告）號: CN104953120A
• 公開（公告）日: 2015-09-30
• 發明（設計）人: 徐趙東
• 申請（專利權）人: 徐趙東
• 主分類號: H01M4/583
• 分類號: H01M4/583;H01M4/52
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 顧進

技術領域

????本發明涉及一種鋰電池所用石墨的加工方法。

背景技術

目前商品化鋰離子電池所使用的負極材料一般為石墨，它的理論容量為372mAh/g，容量較低；它的儲能電位平臺（0-0.25V?vs?Li/Li⁺）較低，這往往會導致鋰枝晶的產生，鋰枝晶產生到一定量時會刺穿隔膜，使得正負極發生短路，短路產生大量的熱量，從而使得整個電池自燃或發生爆炸。

發明內容

本發明公開了一種鋰電池所用石墨的加工方法，提高鋰離子電池的倍率特性和循環性能。

為達到上述目的，本發明的技術方案如下：

一種鋰電池所用石墨的加工方法，包括如下步驟：

將氧化石墨加入水中超聲分散，得到氧化石墨烯懸浮液；

向所述氧化石墨烯懸浮液中加入氫氧化鈷，超聲分散后過濾，得到氫氧化鈷與氧化石墨烯的混合物；

在保護性氣體氛圍下，將所述氫氧化鈷與氧化石墨烯的混合物升溫至450℃-700℃，并保溫0.5h-2h，冷卻得到四氧化三鈷-石墨烯復合材料。

作為改進，所述保護性氣體選自氮氣及氬氣中的至少一種。

作為改進，所述氧化石墨烯懸浮液中，所述氧化石墨烯的濃度為0.5mg/ml-1mg/ml。

作為改進，所述氧化石墨與所述氫氧化鈷的質量比為1:2-5:2。

作為改進，將所述氫氧化鈷與氧化石墨烯的混合物以15℃/min-25℃/min的升溫速率升溫至450℃-700℃。

作為改進，在制備石墨烯懸浮液的步驟之前還包括：制備氧化石墨，制備氧化石墨包括以下步驟：

將石墨加入濃硫酸和濃硝酸組成的混合酸液中形成混合液，將混合液的溫度保持在-2℃-2℃攪拌10min-30min；

向混合液中加入高錳酸鉀，繼續將混合液的溫度保持在-2℃-2℃攪拌1h；

將混合液升溫至80℃-90℃并保溫0.5h-2h；

向混合液中加入去離子水，繼續在80℃-90℃保溫0.5h-2h；

向混合液中加入過氧化氫除去高錳酸鉀，抽濾，洗滌固體物，干燥固體物后得到氧化石墨。

本發明的有益效果是：

本發明通過四氧化三鈷-石墨烯復合材料的制備方法制備的四氧化三鈷-石墨烯復合材料，可以提高使用四氧化三鈷-石墨烯復合材料的鋰離子電池的倍率特性和循環性能。

具體實施方式

實施例1

本實施例制備石墨烯復合材料的工藝流程如下：

石墨→氧化石墨→氫氧化鈷/氧化石墨烯→四氧化三鈷-石墨烯復合材料

（1）石墨：純度99.5%；

（2）氧化石墨：稱取（1）中純度為99.5%的石墨1g加入由90ml濃硫酸(質量分數為98%)和25ml濃硝酸(質量分數為65%)組成的混合溶液中，將混合物置?于冰水混合浴環境下進行攪拌20分鐘，再慢慢地往混合物中加入6g高錳酸鉀，攪拌1小時，接著將混合物加熱至85℃并保持30分鐘，之后加入92ml去離子水繼續在85℃下保持30分鐘，最后加入10ml過氧化氫溶液（質量分數30%），攪拌10分鐘，對混合物進行抽濾，再依次分別用100ml稀鹽酸和150ml去離子水對固體物進行洗滌，共洗滌三次，最后固體物質在60℃真空烘箱中干燥12小時得到氧化石墨；

（3）氫氧化鈷/氧化石墨烯：將（2）中得到的氧化石墨分散在去離子水中，氧化石墨的溶度為0.5mg/ml，并加入一定量氫氧化鈷，氫氧化鈷的溶度為0.2mg/ml，用功率為800W的超聲機對混合液進行超聲，超聲2小時后，過濾，將固體產物置于溫度為60℃的真空烘箱中干燥12小時，得到氫氧化鈷/氧化石墨烯；

（4）四氧化三鈷-石墨烯復合材料：將（3）中制備的氫氧化鈷/氧化石墨烯置于氬氣（流速：300ml/分鐘）氛圍下，以20℃/分鐘的升溫速率將混合物的環境溫度升至600℃，保持1小時，然后在氬氣（流速：300ml/分鐘）氛圍下降至室溫，得到四氧化三鈷-石墨烯復合材料。

實施例2

本實施例制備四氧化三鈷-石墨烯復合材料的工藝流程如下：

石墨→氧化石墨→氫氧化鈷/氧化石墨烯→四氧化三鈷-石墨烯復合材料

（1）石墨：純度99.5%；