[發(fā)明專利]一種復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011221264.1
• 申請(qǐng)日: 2020-11-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112366313A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李憶非;王曉東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寧波鋒成先進(jìn)能源材料研究院有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/58
• 分類號(hào): H01M4/58;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 北京元周律知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11540
• 代理人: 王惠

本申請(qǐng)公開(kāi)了一種復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用，所述復(fù)合材料包括磷酸鈦鋰和化合物A；所述化合物A包覆在所述磷酸鈦鋰的表面；所述化合物A選自氧化石墨烯、還原氧化石墨烯中的至少一種。本發(fā)明通過(guò)氧化石墨烯或還原氧化石墨烯與磷酸鈦鋰直接復(fù)合可以更全面地將碳材料包覆在活性材料表面上，且可以更精確控制碳的復(fù)合量，降低成本，且提高復(fù)合效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及一種復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用，屬于鋰離子電池領(lǐng)域。

背景技術(shù)

鋰離子電池近年來(lái)發(fā)展快速，已廣泛用于消費(fèi)電子品、新能源汽車和儲(chǔ)能等領(lǐng)域。但與此同時(shí)，傳統(tǒng)鋰離子電池采用基于碳酸酯的有機(jī)電解液，存在燃燒、爆炸等方面的安全隱患。尤其是將有機(jī)系鋰離子電池應(yīng)用于兆瓦級(jí)大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)中時(shí)，大量有毒且易燃的有機(jī)電解質(zhì)的使用極大地降低了儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全性。因此，更具安全優(yōu)勢(shì)的水系離子電池逐漸得到重視，因其具有高安全性能，高功率性能及環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。

磷酸鈦化合物L(fēng)iTi₂(PO₄)₃具有快離子導(dǎo)體(NASICON)結(jié)構(gòu)，具有三維的離子通道、快速的離子傳導(dǎo)能力。目前已作為負(fù)極材料在水系鋰離子電池中得到應(yīng)用。但是，其聚陰離子鹽的低本征電子電導(dǎo)率限制了其電化學(xué)性能。此外，早期報(bào)道的材料的循環(huán)性能也不理想，這與其嵌鋰電位過(guò)低(接近于電解液的析氫電位，易造成水分解)、離子嵌入后的電極材料(還原態(tài))還原性強(qiáng)(可能與水或水中的溶解氧發(fā)生副反應(yīng))、電極/電解液界面的穩(wěn)定性差等原因相關(guān)。但通過(guò)碳包覆、材料納米化、離子摻雜等方法可以大幅度提高其電化學(xué)性能。比如，通過(guò)鈦酸四丁酯為鈦源，醋酸鋰為鋰源、磷酸為磷源、檸檬酸為碳源的凝膠溶膠工藝，便能制備出循環(huán)性能良好的LiTi₂(PO₄)₃負(fù)極材料。但是，此類方法需要使用碳源作為前驅(qū)體，并經(jīng)過(guò)燒結(jié)工藝，為了使碳源與目標(biāo)材料復(fù)合良好需要復(fù)雜的工藝和調(diào)控。工藝復(fù)雜，成本高，且無(wú)法精確調(diào)控碳的復(fù)合量。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)方面，提供了一種復(fù)合材料，包括磷酸鈦鋰和化合物A，化合物A包覆在所述磷酸鈦鋰的表面，通過(guò)氧化石墨烯或還原氧化石墨烯與LiTi₂(PO₄)₃直接復(fù)合可以更全面地將碳材料包覆在活性材料表面上，且可以更精確控制化合物A的復(fù)合量，降低成本，且提高復(fù)合效果。

根據(jù)本申請(qǐng)的第一方面，提供了一種復(fù)合材料，所述復(fù)合材料包括磷酸鈦鋰和化合物A；

所述化合物A包覆在所述磷酸鈦鋰的表面；

所述化合物A選自氧化石墨烯、還原氧化石墨烯中的至少一種。

可選地，所述復(fù)合材料中，化合物A的質(zhì)量含量為0.5～5％。

可選地，所述復(fù)合材料中還包括電荷吸附劑；所述電荷吸附劑位于所述化合物A和所述磷酸鈦鋰之間。

可選地，所述電荷吸附劑選自磷酸二氫氨(NH₄H₂PO₄)、3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APS)、聚二烯丙基二甲基氯化銨(PDDA)、聚丙烯腈-雙氰胺、殼聚糖、聚脒、聚乙烯胺和聚季銨鹽中的至少一種。

可選地，所述復(fù)合材料中，電荷吸附劑的質(zhì)量含量為0.5～2％。

根據(jù)本申請(qǐng)的另一方面，提供了一種上述復(fù)合材料的制備方法，所述方法包括：

(1)獲得磷酸鈦鋰；

(2)將含有磷酸鈦鋰、化合物A和電荷吸附劑的物料混合，通過(guò)電荷吸附原理，即可得到所述復(fù)合材料。

可選地，所述磷酸鈦鋰、化合物A和電荷吸附劑的摩爾比為1～2：1～2：2～6。

可選地，所述方法包括：