[發(fā)明專利]一種鎳基三維有序二氧化鈦/石墨烯復(fù)合材料的制備方法及其在鋰離子電池中的應(yīng)用在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202110055736.9 | 申請日： | 2021-01-15 |
| 公開（公告）號： | CN114373938A | 公開（公告）日： | 2022-04-19 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 李釗;肖美霞;安敏榮;鄭嘉璐;高歡歡 | 申請（專利權(quán)）人： | 西安石油大學(xué) |
| 主分類號： | H01M4/66 | 分類號： | H01M4/66;H01M4/36;H01M4/485;H01M4/583;H01M4/62;H01M10/0525;C01B32/182;B82Y40/00;B82Y30/00 |
| 代理公司： | 北京中珒知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11806 | 代理人： | 張碩;趙婷 |
| 地址： | 710065 陜*** | 國省代碼： | 陜西;61 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 三維 有序 氧化 石墨 復(fù)合材料 制備 方法 及其 鋰離子電池 中的 應(yīng)用 | ||
1.一種鎳基三維有序二氧化鈦/石墨烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，具體步驟如下：
(1)經(jīng)由三維納米微球自組裝方式制備三維有序聚苯乙烯微球密堆積結(jié)構(gòu)；
(2)制備鎳基三維有序介孔結(jié)構(gòu)；
(3)制備鎳基有序介孔二氧化鈦/石墨烯復(fù)合材料。
2.如權(quán)利要求1所述的鎳基三維有序二氧化鈦/石墨烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)具體包括如下步驟：
(11)對金屬鎢片基體進行表面預(yù)處理；
(12)將經(jīng)步驟(11)處理完成的金屬鎢片置于聚苯乙烯微球分散液中，聚苯乙烯微球在鎢片表面進行自組裝，以制得三維有序排列的密堆積結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求2所述的鎳基三維有序二氧化鈦/石墨烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟(11)進一步包括：
(11a)將金屬鎢片進行雙面拋光；以及
(11b)將經(jīng)雙面拋光后的金屬鎢片置于有機溶液中，除去其表面的油脂，其中，所述有機溶液為乙醇、丙酮及異丙醇，所述金屬鎢片被依次置于上述有機溶液中；
而步驟(12)則進一步包括：
(12a)制備聚苯乙烯微球分散液；
(12b)將經(jīng)步驟(11)處理完成的金屬鎢片垂直置于制備好的聚苯乙烯微球分散液中；以及
(12c)將浸泡于聚苯乙烯微球分散液中的金屬鎢片放置于恒溫?zé)崤_上，隨著分散液中的水分蒸發(fā)，聚苯乙烯微球在鎢片表面完成自組裝。
4.如權(quán)利要求3所述的鎳基三維有序二氧化鈦/石墨烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，在步驟(12a)中，所述聚苯乙烯微球分散液通過如下方式制備：將0.08～0.1g的聚苯乙烯微球水溶液置于40～50mL的超純水中，急速攪拌使其充分分散。
5.如權(quán)利要求4所述的鎳基三維有序二氧化鈦/石墨烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟(2)為通過電化學(xué)沉積方法制備鎳基三維有序介孔結(jié)構(gòu)，其進一步包括以下步驟：
(21)通過電化學(xué)沉積的方法，在所述三維有序的密堆積微球結(jié)構(gòu)的反向空隙中沉積金屬鎳；
(22)在步驟(21)中的電沉積完成后，將所得到的產(chǎn)品置于四氫呋喃溶劑中，以溶解去除聚苯乙烯。
6.如權(quán)利要求4所述的鎳基三維有序二氧化鈦/石墨烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟(3)為通過原子層沉積方法以及噴涂技術(shù)制備鎳基有序介孔二氧化鈦/石墨烯復(fù)合材料，其進一步包括如下步驟：
(31)采用原子層沉積法，在鎳基三維有序介孔結(jié)構(gòu)上沉積二氧化鈦，以形成二氧化鈦薄膜，所述二氧化鈦薄膜的厚度為10到15nm；
(32)采用噴涂技術(shù)，在所述二氧化鈦薄膜表面噴淋還原氧化石墨烯；
(33)對由步驟(32)獲得的產(chǎn)品進行低溫干燥。
7.如權(quán)利要求5或6所述的鎳基三維有序二氧化鈦/石墨烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，在步驟(31)所述的電化學(xué)沉積的方法中，電流強度被設(shè)定為2mA，電沉積時長為1到2小時。
8.一種根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項權(quán)利要求所述的制備方法制備的鎳基三維有序二氧化鈦/石墨烯復(fù)合材料，該材料自上而下依次包括由鎳金屬構(gòu)成基底、由二氧化鈦沉積而成的中間層以及由還原氧化石墨烯噴涂而成的頂層。
9.一種根據(jù)權(quán)利要求8所述的鎳基三維有序二氧化鈦/石墨烯復(fù)合材料的應(yīng)用，其應(yīng)用于鋰離子電池的電極負極材料。
10.一種鋰離子電池，其特征在于，所述鋰離子電池負極由根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項權(quán)利要求所述的制備方法制備而成的鎳基三維有序二氧化鈦/石墨烯復(fù)合材料構(gòu)成，所述鋰離子電池正極由鋰金屬片構(gòu)成，其電解液為六氟磷酸鋰，其隔膜為聚丙烯薄膜。
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