[發(fā)明專(zhuān)利]一種改性石墨烯基二氧化錫材料、其制備方法及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610323333.7
• 申請(qǐng)日: 2016-05-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105762347B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 岳文博;杜德健;楊曉晶
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京師范大學(xué);北京師大科技園科技發(fā)展有限責(zé)任公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01M4/36
• 分類(lèi)號(hào): H01M4/36;H01M4/48;H01M4/583;H01M4/131;H01M4/133;H01M10/0525
• 代理公司: 北京柏杉松知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11413
• 代理人: 劉繼富;王春偉

本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了一種改性石墨烯基二氧化錫材料、其制備方法及其應(yīng)用，其中，該改性石墨烯基二氧化錫材料由石墨烯基二氧化錫及沉積于石墨烯基二氧化錫表面的無(wú)定形鈦氧化合物膜組成。本發(fā)明提供了一種改性石墨烯基二氧化錫材料，該材料在石墨烯基二氧化錫表面沉積有無(wú)定形鈦氧化合物膜，可以防止二氧化錫粉化、團(tuán)聚的問(wèn)題，進(jìn)一步提高石墨烯基二氧化錫的循環(huán)穩(wěn)定性及比容量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明鋰離子電池負(fù)極材料領(lǐng)域，特別涉及一種改性石墨烯基二氧化錫材料、其制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

鋰離子電池具有比能量大、工作電壓高、無(wú)記憶效應(yīng)且對(duì)環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，不僅在手機(jī)、相機(jī)、筆記本等小型電器中得到了廣泛的應(yīng)用，而且在電動(dòng)車(chē)、衛(wèi)星、戰(zhàn)斗機(jī)等大型電動(dòng)設(shè)備中的應(yīng)用也備受青睞。鋰離子電池性能的提升和應(yīng)用范圍的拓寬在很大程度上取決于負(fù)極材料性能的提高和成本的下降。因此，開(kāi)發(fā)電化學(xué)性能優(yōu)異的負(fù)極材料是目前鋰離子電池研究的熱點(diǎn)。

石墨烯具有優(yōu)秀的導(dǎo)電性，高理論比表面積(2630m²g^-1)，在眾多領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用。石墨烯與其他材料復(fù)合能夠提高材料的機(jī)械強(qiáng)度，導(dǎo)電性及電化學(xué)性質(zhì)。

二氧化錫(SnO₂)，相比于傳統(tǒng)的負(fù)極材料石墨，其具有更高的理論容量(782mAhg^-1)，適合作為負(fù)極材料。但是，二氧化錫作為負(fù)極材料時(shí)，其在充放電過(guò)程中的體積形變會(huì)達(dá)到250％，這使其在進(jìn)行充放電時(shí)，容量衰減很快，且循環(huán)性較差，限制了其實(shí)際應(yīng)用。為了抵抗二氧化錫在充放電過(guò)程中的形變，可以將二氧化錫與碳質(zhì)材料進(jìn)行復(fù)合。例如，已有報(bào)道將石墨烯與二氧化錫復(fù)合得到石墨烯基二氧化錫，可以提高二氧化錫的循環(huán)穩(wěn)定性，但是在高負(fù)載量(如負(fù)載量為70％)的情況下，石墨烯基二氧化錫仍然容易出現(xiàn)二氧化錫粉化、團(tuán)聚的問(wèn)題，影響其循環(huán)穩(wěn)定性及比容量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了一種改性石墨烯基二氧化錫材料、其制備方法及其應(yīng)用，用于解決石墨烯基二氧化錫作為鋰離子電池負(fù)極材料時(shí)，二氧化錫粉化、團(tuán)聚的問(wèn)題。技術(shù)方案如下：

本發(fā)明首先提供了一種改性石墨烯基二氧化錫材料，由石墨烯基二氧化錫及沉積于石墨烯基二氧化錫表面的無(wú)定形鈦氧化合物膜組成。

其中，所述無(wú)定形鈦氧化合物膜的厚度約為1-2納米。

本發(fā)明還提供了前述改性石墨烯基二氧化錫材料的制備方法，包括：

將石墨烯基二氧化錫及鈦源加入到第一非極性溶劑中，攪拌至石墨烯基二氧化錫分散均勻，然后離心，并洗滌離心所得的固形物；

將洗滌后的固形物分散于第二非極性溶劑中，并在140-200℃下水熱反應(yīng)4-8小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行離心處理，并將離心所得的固體產(chǎn)物干燥，即得所述改性石墨烯基二氧化錫材料。

在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，所述第一非極性溶劑和第二非極性溶劑選自正戊烷、環(huán)戊烷、正己烷及環(huán)己烷中的至少一種；所述鈦源選自鈦酸四丁酯或鈦酸四異丙酯中的至少一種。

在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，石墨烯基二氧化錫與鈦源的質(zhì)量比例為1:30-40。

本發(fā)明還提供了一種鋰離子電池負(fù)極，以前述改性石墨烯基二氧化錫材料作為負(fù)極活性物質(zhì)。

在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，鋰離子電池負(fù)極還包括粘合劑，所述粘合劑的重量為所述改性石墨烯基二氧化錫材料重量的1％-3％。

在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，所述粘合劑選自于聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯醇、環(huán)氧樹(shù)脂、聚甲基丙烯酸、聚甲基丙烯酸甲酯及聚乙烯吡咯烷酮中的至少一種。

本發(fā)明還提供了一種鋰離子電池，包含前述的鋰離子電池負(fù)極。

其中，鋰離子電池還包括正極、隔膜及電解液。