[發明專利]三維復合電極材料及其制備方法、電極和儲能器件在審
| 申請號： | 201711081232.4 | 申請日： | 2017-11-06 |
| 公開（公告）號： | CN109755570A | 公開（公告）日： | 2019-05-14 |
| 發明（設計）人： | 李長青;靳巖;張林;姜春華 | 申請（專利權）人： | 北京碳陽科技有限公司 |
| 主分類號： | H01M4/583 | 分類號： | H01M4/583;H01M4/62;H01M4/36;H01M10/0525;H01M10/30 |
| 代理公司： | 北京潤平知識產權代理有限公司 11283 | 代理人： | 嚴政;劉依云 |
| 地址： | 102400 北京市房*** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 復合電極材料 三維 四氧化三鐵顆粒 石墨烯片 制備 復合 高倍率特性 含碳添加劑 循環穩定性 氧化石墨烯 熱處理 安全環保 比電容量 儲能器件 電極材料 核殼結構 可溶性鐵 人身健康 溶劑混合 水熱反應 制備過程 混合物 沉淀劑 規?；?/a> 電極 附著 殼層 量產 廢棄物 過濾 | ||
1.一種三維復合電極材料，其特征在于，所述三維復合電極材料包括石墨烯片和附著在所述石墨烯片上的復合四氧化三鐵顆粒，其中，所述復合四氧化三鐵顆粒為核殼結構，核為四氧化三鐵顆粒，殼層為碳。
2.根據權利要求1所述的三維復合電極材料，其中，以所述三維復合電極材料的總重量為基準，所述石墨烯片的質量百分含量為5-40％，所述四氧化三鐵顆粒的質量百分含量為30％-90％，所述碳的質量百分含量為0-65％。
3.根據權利要求1或2所述的三維復合電極材料，其中，在所述復合四氧化三鐵顆粒中，核的直徑為10-800nm，殼層的厚度為1-10nm。
4.根據權利要求1或2所述的三維復合電極材料，其中，所述石墨烯片為還原石墨烯。
5.一種制備權利要求1-4中任意一項所述的三維復合電極材料的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：
(1)將氧化石墨烯、可溶性鐵源和溶劑混合，制成溶膠；
(2)將所述溶膠與可溶性含碳添加劑和沉淀劑混合，并將得到的混合物進行水熱反應；
(3)將步驟(2)得到的產物依次進行過濾、干燥和熱處理。
6.根據權利要求5所述的方法，其中，在步驟(1)中，所述氧化石墨烯以氧化石墨烯的水性分散液的形式加入；
優選地，所述氧化石墨烯的水性分散液的濃度為0.1-4mg/mL。
7.根據權利要求5或6所述的方法，其中，在步驟(1)中，所述可溶性鐵源為可溶性鐵鹽和/或可溶性亞鐵鹽；
優選地，所述可溶性鐵源以固體的形式加入，且可溶性鐵源的濃度為0.01-0.5mol/L；
進一步優選地，所述可溶性鐵源為硫酸鐵、氯化鐵、硝酸鐵、氯化亞鐵、硫酸亞鐵、硫酸亞鐵銨和草酸亞鐵中的一種或多種。
8.根據權利要求5所述的方法，其中，在步驟(2)中，所述可溶性含碳添加劑為葡萄糖、蔗糖、果糖、淀粉和纖維素中的一種或多種；
優選地，所述沉淀劑為氫氧化鈉、尿素、碳酸鈉、碳酸氫鈉、氫氧化鉀和氨水中的一種或多種。
9.根據權利要求5或8所述的方法，其中，在步驟(2)中，所述水熱反應的溫度為90-200℃，時間為2-24小時。
10.根據權利要求5所述的方法，其中，在步驟3)中，所述熱處理在惰性氣氛中進行，所述惰性氣氛由氬氣和/或氮氣提供；
優選地，所述熱處理的溫度為300-600℃，時間為2-6小時。
11.由權利要求5-10任意一項所述的方法制備的三維復合電極材料。
12.一種電極，所述電極包括集流體和形成在該集流體上的電極材料，其特征在于，所述電極材料為權利要求1-4和11中任意一項所述的三維復合電極材料。
13.一種儲能器件，其特征在于，所述儲能器件中的電極為權利要求12所述的電極。
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