[發明專利]一種具有高倍率性能和循環性能錳酸鋰/三維石墨烯復合材料的制備方法

在審

• 申請號: 201810230752.5
• 申請日: 2018-03-20
• 公開（公告）號: CN108448092A
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發明（設計）人: 肖順華;羅曉冬;曾威;袁敏;林剛
• 申請（專利權）人: 桂林理工大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/583;H01M10/0525
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種具有高倍率性能和循環性能錳酸鋰/三維石墨烯復合材料的制備方法，其特征在于具體步驟為：

（1） 將0.01~0.2 mol錳源和0.01~0.2 mol強氧化劑置于燒杯中，然后加入40~200 mL的去離子水；用DF-101S型集熱式恒溫磁力攪拌器在室溫條件下將強氧化劑和錳源充分攪拌混合，然后將混合液轉移至50~300 mL的聚四氟乙烯內襯中，再將聚四氟乙烯內襯密封到不銹鋼反應釜中，在設定的溫度為80~200℃條件下，保溫8~24小時,自然冷卻至室溫，過濾，在60~120℃條件下干燥18~48小時，得到黑色粉末MnO₂前驅體；

（2）稱取0.001~0.2 mol步驟（1）所得到MnO₂前驅體和0.001-0.2 mol鋰源；將兩者置于燒杯中并加入40-100 mL的無水乙醇，超聲震蕩20-60分鐘后放入烘箱中在60~120℃的條件下烘干，在研缽中研磨10~120分鐘后將樣品置于馬弗爐中250~650℃預燒結2-10小時，650~850℃煅燒10~30小時，隨爐冷卻至室溫，即得錳酸鋰；

（3）將裝有1~100 mL 質量百分比濃度為98%的濃硫酸的燒杯放入溫度<1~20℃的冰水浴中，在攪拌下依次緩慢加入1~10 g的石墨粉、1~10 g 的NaNO₃和1~10 g 的KMnO₄反應1 ~3小時后轉移至 20~100℃水浴鍋中，反應1~10 小時，再向其中緩慢滴入50~200 mL去離子水反應1~50 分鐘后移至20~100℃水浴鍋中反應1~50 分鐘，最后加入1~100 mL 質量百分比濃度為30%的H₂O₂至亮黃色溶液中無氣泡產生，趁熱過濾，并用質量百分比濃度為5%的稀鹽酸和去離子水各清洗7次至pH在7后配制成濃度為1~10 mg/mL的氧化石墨水溶液，取10~100mL該溶液加入0.01~0.1 g 的NiCl₂·6H₂O攪勻后在常溫下超聲1~5 小時，放入以聚四氟乙烯為內襯的50~200 mL反應釜中，80~200℃反應6~20 小時，自然冷卻至室溫后取出三維石墨烯凝膠用去離子水清洗并冷凍12~96 小時后放入冷凍干燥機干燥12~96 小時，即得到三維石墨烯；

（4）稱取0.1-2g步驟（2）所得到的錳酸鋰和0.1-2g步驟（3）所得到的三維石墨烯，將兩者混合置于研缽中研磨1-3小時，研磨過程中加入1-3滴無水乙醇，所得的混合物置于馬弗爐內以2~10℃/分鐘加熱速率升溫至80-400℃保溫3-6小時，隨爐冷卻至室溫，即得到具有高倍率性能和循環性能錳酸鋰/三維石墨烯復合材料；

所述強氧化劑為過硫酸銨、高氯酸鉀、高錳酸鉀、雙氧水和過硫酸鈉的一種或多種；

所述鋰源為乙酸鋰、碳酸鋰和氫氧化鋰中的一種或多種；

所述錳源為乙酸錳、碳酸錳、硫酸錳和硝酸錳中的一種或多種。