[發明專利]一種氟化石墨烯改性鈦酸鋰材料及制備和應用

有效

• 申請號: 201811441451.3
• 申請日: 2018-11-29
• 公開（公告）號: CN111244402B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 曲超;張洪章;李先鋒;張華民;劉翠連
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/485;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

本發明提供一種氟化石墨烯改性鈦酸鋰材料及其制備方法。一種氟化石墨烯改性鈦酸鋰材料，由氟化石墨烯與鈦酸鋰復合而成；鈦酸鋰占整體材料的質量分數為55％?98％，其中較優的是62％?97％，最優的是70％?94％。材料表面含有C?F?Ti鍵和F?Ti鍵；鈦酸鋰占整體材料的質量分數為55％?98％，炭元素占整體材料的質量分數為1％?25％，氟元素占整體材料的質量分數為0.2％?20％；較優：鈦酸鋰占整體材料的質量分數為62％?97％，炭元素占整體材料的質量分數為2％?20％，氟元素占整體材料的質量分數為0.5％?18％；最優：鈦酸鋰占整體材料的質量分數為70％?94％，炭元素占整體材料的質量分數為5％?18％，氟元素占整體材料的質量分數為0.8％?15％。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池、鋰離子超級電容器領域，尤其涉及一種改性鈦酸鋰負極及其制備方法。

背景技術

鈦酸鋰作為一種零應變材料，充放電過程中體積幾乎不發生變化，可以避免因體積變化導致的容量衰減，具有較長的循環壽命，因此，鈦酸鋰作為鋰離子動力電池、鋰離子超級電容器的負極材料有著巨大的研究價值和商業應用前景。

盡管鈦酸鋰有很大的技術優勢，但是制約鈦酸鋰進一步大規模商業應用的原因主要是再充放電過程中，鈦酸鋰催化電解液分解，導致電池脹氣。另外當應用于鋰離子超級電容器時，鈦酸鋰的電子傳導較差也是制約應用的因素之一，需要與大量的導電材料混合使用。

發明內容

針對上述問題，本發明提供一種氟化石墨烯改性鈦酸鋰材料及其制備方法。

一種氟化石墨烯改性鈦酸鋰材料，由氟化石墨烯與鈦酸鋰復合而成；鈦酸鋰占整體材料的質量分數為55％-98％，其中較優的是62％-97％，最優的是70％-94％。

材料表面含有C-F-Ti鍵和F-Ti鍵；鈦酸鋰占整體材料的質量分數為55％-98％，炭元素占整體材料的質量分數為1％-25％，氟元素占整體材料的質量分數為0.2％-20％；

較優：鈦酸鋰占整體材料的質量分數為62％-97％，炭元素占整體材料的質量分數為2％-20％，氟元素占整體材料的質量分數為0.5％-18％；

最優：鈦酸鋰占整體材料的質量分數為70％-94％，炭元素占整體材料的質量分數為5％-18％，氟元素占整體材料的質量分數為0.8％-15％。

所述氟化石墨烯改性鈦酸鋰材料的制備方法，

1)將醋酸鋰、有機醇、醋酸、去離子水、氟化石墨烯混合成均勻液體；

2)于上述液體中加入上述液體的質量的1.0-20倍(較優2.0-15倍，最優4.0-10倍)有機鈦化物攪拌0.5-10小時(較優的攪拌時間為1-8小時，最優的攪拌時間為1.5-6小時)，，然后停止攪拌，過濾、離心或蒸干液體得到中間相，，將中間相在惰性氣氛氣體下300-1000℃(較優的為350-900℃，最優的是400-850℃)高溫煅燒1-24小時(較優的為2-20小時，最優的是3-12小時)，冷卻后制成粉體材料；

上述提到的均勻液體的組成為，按質量份數計：0.2-1.8質量份的醋酸鋰、40-90質量份的有機醇、1.0-3.0質量份的醋酸、0.1-6質量份的去離子水、0.1-5質量份的氟化石墨烯。

所述的有機醇包括甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇中的一種或者兩種以上；

所述的惰性氣氛氣體為氮氣、氬氣、氦氣中的一種或者兩種以上；

所述的氟化石墨烯中的F/C比為0.1-1.5，較優的是0.3-1.3，最優的是0.5-1.2；所述

的氟化石墨烯的層數為1-15，較優的是1-10，最優的是1-5。

所述有機鈦化物為鈦酸鋰四丁酯、鈦酸四甲酯、鈦酸四乙酯、鈦酸四丙酯中的一種或者兩種以上。