[發明專利]一種超細金屬氧化物/石墨烯二維負極復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201710112679.7
• 申請日: 2017-02-28
• 公開（公告）號: CN107046126B
• 公開（公告）日: 2020-03-13
• 發明（設計）人: 盧錫洪;張熙悅;曾銀香;鄭海兵;于明浩;王成勝;程發良;童葉翔
• 申請（專利權）人: 中山大學;東莞理工學院
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 陳衛

本發明公開了一種超細金屬氧化物/石墨烯二維負極復合材料的制備方法，將還原氧化石墨烯、金屬乙酸鹽與乙二醇混合，回流反應1~2h，過濾，清洗，烘干，得到所述超細金屬氧化物/石墨烯二維負極復合材料；所述還原氧化石墨烯的質量濃度為0.3g/L；所述金屬乙酸鹽的濃度為5~20mmol/L；所述金屬乙酸鹽為鎳的乙酸鹽或鈷的乙酸鹽。本發明提供的復合材料，具有石墨烯材料的優良導電性及其含氧官能團參與的高活性?；钚晕稽c多，從而有效增大了電極材料的儲鋰性能。另外，由于金屬氧化物超細納米材料所獨有的性質，電子傳輸路徑變短，體積膨脹變小，有利于提升材料的導電性及儲鋰性能，實現對能源進行有效存儲，為目前能源儲存問題提供了很好的材料，具備極大的應用前景。

技術領域

本發明屬于儲能材料制備技術領域，更具體地，涉及一種超細金屬氧化物/石墨烯二維負極復合材料的制備方法。

背景技術

人類的能源利用經歷了從薪柴時代到煤炭時代的演變，再到油氣時代，每一次能源的變遷，都伴隨著生產力的巨大飛躍，推動著經濟社會的巨大發展。與此同時，化石能源日益枯竭，環境污染問題日益嚴重，迫使現代社會開發更為高效、清潔、可持續的能源儲存和利用設備。為了突破地理位置、氣候條件等因素的限制，實現能量輸出的連續性，電能儲存裝置如鉛酸電池、鎳氫電池、鋰離子電池、鈉硫電池、燃料電池等電池技術以及電容器儲能技術得到廣泛關注。

可充電鋰離子電池（ Lithium ion Battery， LIBs）作為新型綠色能源，因為具有高電壓、高能量密度、低重量、循環壽命長等優點，從而使其在便攜式電子設備、電動汽車、辦公自動化、空間技術、醫療器械、國防工業乃至家用電器等多方面都有非常廣闊的應用前景，被稱為本世紀最具應用價值的電能儲存轉化設備之一。隨著技術的發展，為順應社會發展需求，我國相繼出臺一系列政策，推動鋰離子電池產業的發展：在《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006―2020）》中，動力鋰離子電池被列為高效能源材料技術的優先發展方向。而隨著對鋰離子電池研究的深入，研究者們已深刻認識到研發高容量和長循環壽命的負極材料對于鋰離子電池的高性能化起著舉足輕重的作用。

目前市場上已經商業化的負極材料主要是石墨類碳材料，其具有電壓低、循環穩定等優點。但是其理論比容量僅為 372 mAh/g，難以滿足對電極材料高容量的要求。另外，由于其在循環過程中容易產生鋰枝晶，從而引發安全性問題，所以石墨材料并不適合動力電池的需求。作為石墨類碳材料的母體，石墨烯（GO）材料比表面積大（2630 m²/g）、導電性能好（約7200 S/m），本身就是一個很好的儲鋰材料。鋰離子不僅儲存在石墨烯的上下表面，還可以儲存在平面邊緣和缺陷位點，因此，石墨烯的理論比容量達到 744 mAh/g。但且石墨烯的高比表面積使其表面性質非常活潑，容易與電解液發生副反應，從而導致首次充放電庫倫效率較低及不可逆容量損失偏高。金屬及金屬氧化物（MO，M= Ni、Co）類負極材料以其高的理論比容量（不同納米結構的CoO理論比容量在100-200mAh/g，NiO理論比容量在600mAh/g左右）日益成為人們研究關注的熱點，與此同時過渡金屬氧化物還具有嵌鋰電位比較低、原料資源豐富、安全環保等一系列優點。但在眾多的電極材料中，金屬氧化物具有較高可逆容量但這類材料在脫/嵌鋰過程中往往產生嚴重的膨脹，存在循環穩定性差的缺點，還需要對其進行改進研究。

目前與過渡金屬氧化物電極材料的改進有關的報道較多，主要通過材料的納米化和復合化進行性能改善。然而金屬氧化物納米級材料的制備，以及復合材料間的結合力的不足，限制了其導電性和儲鋰性能的提升。

發明內容

本發明的目的在于根據現有技術中的不足，提供了一種超細金屬氧化物/石墨烯二維負極復合材料的制備方法。

本發明的目的通過以下技術方案實現：