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[發(fā)明專利]一種石墨烯改性鎳錳酸鋰的制備方法有效

專利信息
申請(qǐng)?zhí)枺?/td> 201310202961.6 申請(qǐng)日: 2013-05-27
公開(kāi)(公告)號(hào): CN103280573A 公開(kāi)(公告)日: 2013-09-04
發(fā)明(設(shè)計(jì))人: 胡航;鄧淇彬;李曉棟;陳強(qiáng);陳紅雨 申請(qǐng)(專利權(quán))人: 華南師范大學(xué)
主分類號(hào): H01M4/505 分類號(hào): H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62
代理公司: 北京凱特來(lái)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11260 代理人: 鄭立明;陳亮
地址: 510006 *** 國(guó)省代碼: 廣東;44
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摘要:
搜索關(guān)鍵詞: 一種 石墨 改性 鎳錳酸鋰 制備 方法
【權(quán)利要求書(shū)】:

1.一種石墨烯改性鎳錳酸鋰的制備方法,其特征在于,所述制備方法包括:

利用可溶性鋰鹽、錳鹽、鎳鹽、絡(luò)合劑和少量的氨水,采用溶膠-凝膠法,制備出鎳錳酸鋰復(fù)合氧化物;

以鱗片狀石墨為原料采用Hummers法制備氧化石墨,再對(duì)所述氧化石墨進(jìn)行剝層,在化學(xué)還原的同時(shí)利用甲基藍(lán)對(duì)所述氧化石墨進(jìn)行功能化,得到親水改性的石墨烯片;

利用所得到的石墨烯片修飾所制得的鎳錳酸鋰復(fù)合氧化物的顆粒表面,得到石墨烯改性后的鎳錳酸鋰。

2.如權(quán)利要求1所述石墨烯改性鎳錳酸鋰的制備方法,其特征在于,所述利用可溶性鋰鹽、錳鹽、鎳鹽、絡(luò)合劑和少量的氨水,采用溶膠-凝膠法,制備出鎳錳酸鋰復(fù)合氧化物,具體包括:

將可溶性鋰鹽、可溶性鎳鹽、可溶性錳鹽,按摩爾比為x∶0.5∶1.5的用量混合溶解在去離子水中得到混合溶液A,其中1<x≤1.1,再將絡(luò)合劑溶解于去離子水中得到混合溶液B,所述絡(luò)合劑的摩爾量為x~3x,將所述混合溶液A緩慢滴加到所述混合溶液B中,并調(diào)節(jié)pH值在6~8;

將所得到的混合溶液在50~95℃下不斷攪拌得到粘稠的濕凝膠,將所述濕凝膠置于60~120℃的真空干燥箱中干燥得到干凝膠;

將所述干凝膠快速轉(zhuǎn)移至馬弗爐中,在400~600℃下預(yù)燒結(jié)4~6小時(shí),得到預(yù)燒產(chǎn)物,冷卻至室溫下研磨,然后在700~1000℃下進(jìn)行二次燒結(jié)0.5~10小時(shí),在400~600℃下退火4~6小時(shí),冷卻至室溫再研磨,過(guò)篩后得到粒徑均勻的鎳錳酸鋰復(fù)合氧化物L(fēng)iNi0.5Mn1.5O4

3.如權(quán)利要求1所述石墨烯改性鎳錳酸鋰的制備方法,其特征在于,所述以鱗片狀石墨為原料采用Hummers法制備氧化石墨,再對(duì)所述氧化石墨進(jìn)行剝層,在化學(xué)還原的同時(shí)利用甲基藍(lán)對(duì)所述氧化石墨進(jìn)行功能化,得到親水改性的石墨烯片,具體包括:

將濃硫酸冷卻到5°C以下,劇烈攪拌下加入一定量的石墨、高錳酸鉀和硝酸鈉,升溫到30-40°C攪拌1h,在加入水稀釋反應(yīng)體系,再升溫到90-100°C反應(yīng)0.5-2h,滴加過(guò)氧化氫還原剩余的高錳酸鉀,并收集固體,洗滌干燥后得到氧化石墨;

將所得到的氧化石墨在溶劑中通過(guò)超聲波進(jìn)行分散,再加入甲基藍(lán),繼續(xù)超聲分散處理1h,將體系加熱至60-100°C,以水合肼、檸檬酸或硼氫化鈉中的一種為還原劑,攪拌反應(yīng)24-50h,其中所述用于分散氧化石墨的溶劑為水、N-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺中的一種;

在反應(yīng)完成后,冷卻至室溫,用去離子水洗滌多次,離心收集樣品,得到親水改性的石墨烯片。

4.如權(quán)利要求1所述石墨烯改性鎳錳酸鋰的制備方法,其特征在于,所述利用所得到的石墨烯片修飾所制得的鎳錳酸鋰復(fù)合氧化物的顆粒表面,得到石墨烯改性后的鎳錳酸鋰,具體包括:

將所述親水改性的石墨烯片與水混合,采用超聲波分散得到石墨烯水分散液;

將制得的鎳錳酸鋰復(fù)合氧化物加入該石墨烯水分散液中繼續(xù)超聲處理,并收集固體,干燥后即得石墨烯改性后的鎳錳酸鋰。

5.如權(quán)利要求1所述石墨烯改性鎳錳酸鋰的制備方法,其特征在于,

所述鋰鹽為CH3COOLi、LiCl、LiNO3中的一種;

所述鎳鹽為Ni(CH3COO)2、NiCl2、Ni(NO3)2中的一種;

所述錳鹽為Mn(CH3COO)2、MnCl2、Mn(NO3)2中的一種;

所述絡(luò)合劑為草酸銨、草酸、檸檬酸銨、檸檬酸、蘋(píng)果酸、酒石酸中的一種。

6.如權(quán)利要求4所述石墨烯改性鎳錳酸鋰的制備方法,其特征在于,所述方法還包括:

通過(guò)調(diào)節(jié)所述石墨烯水分散液的濃度和用量,來(lái)控制石墨烯在所制得材料中的質(zhì)量分?jǐn)?shù),其中鎳錳酸鋰所占的重量百分?jǐn)?shù)為為95%-99.98%,石墨烯所占的重量百分?jǐn)?shù)為0.02%-5%。

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