器中升溫，微波加熱使其回流，待回流后在燒瓶的一口中用250mL的滴液漏斗緩慢滴入鋰源溶液，滴入完畢反應(yīng)2h，去除溶劑后得到石墨烯/鈦酸鋰復(fù)合材料的前驅(qū)體，將前驅(qū)體放入管式爐中，升溫至800°C，燒結(jié)Sh完畢制備得到3g鈦酸鋰；將得到的0.3g鈦酸鋰電極材料與0.15g石墨烯在叔丁醇中超聲分散均勻，去除溶劑，得到石墨烯/鈦酸鋰電極材料。將0.3g石墨烯/鈦酸鋰復(fù)合材料與37.5mg乙炔黑和37.5mgPVDF溶于NMP中，磁力攪拌2h后，在鋁箔上涂膜，烘干并切片得到直徑為16mm的電池片，在手套箱中鋰片為負(fù)極，活性材料電極片為正極組裝得到半電池，利用藍(lán)電測試系統(tǒng)測試發(fā)現(xiàn)倍率在IC情況下，石墨烯/鈦酸鋰復(fù)合材料容量仍能達(dá)到140mAh/g，循環(huán)1000次后仍能保持99 %以上。
[0031]實施例9
[0032]0.03mol鈦酸四丁酯、0.5g表面活性劑加入到500mL特制的微波反應(yīng)燒瓶中，并加入200mL的叔丁醇分散，置入超聲波發(fā)生器中震蕩15min，配成鈦源溶液，0.024mol 二水醋酸鋰加到500mL的燒杯中，加入1mL的去離子水溶解，并加入200mL的叔丁醇稀釋，配成鋰源溶液，將鈦源放入微波反應(yīng)器中升溫，微波加熱使其回流，待回流后在燒瓶的一口中用250mL的滴液漏斗緩慢滴入鋰源溶液，滴入完畢反應(yīng)lh，去除溶劑后得到石墨烯/鈦酸鋰復(fù)合材料的前驅(qū)體，將前驅(qū)體放入管式爐中，升溫至900°C，燒結(jié)Sh完畢制備得到3g鈦酸鋰；將得到的0.3g鈦酸鋰電極材料與0.15g石墨烯在叔丁醇中超聲分散均勻，去除溶劑，得到石墨烯/鈦酸鋰電極材料。將0.3g石墨烯/鈦酸鋰復(fù)合材料與37.5mg乙炔黑和37.5mgPVDF溶于NMP中，磁力攪拌2h后，在鋁箔上涂膜，烘干并切片得到直徑為16mm的電池片，在手套箱中鋰片為負(fù)極，活性材料電極片為正極組裝得到半電池，利用藍(lán)電測試系統(tǒng)測試發(fā)現(xiàn)倍率在IC情況下，石墨烯/鈦酸鋰復(fù)合材料容量仍能達(dá)到140mAh/g，循環(huán)1000次后仍能保持99 %以上。
[0033]實施例10
[0034]0.03mol鈦酸四丁酯、0.5g表面活性劑加入到500mL特制的微波反應(yīng)燒瓶中，并加入200mL的叔丁醇分散，置入超聲波發(fā)生器中震蕩15min，配成鈦源溶液，0.024mol 二水醋酸鋰加到500mL的燒杯中，加入1mL的去離子水溶解，并加入200mL的叔丁醇稀釋，配成鋰源溶液，將鈦源放入微波反應(yīng)器中升溫，微波加熱使其回流，待回流后在燒瓶的一口中用250mL的滴液漏斗緩慢滴入鋰源溶液，滴入完畢反應(yīng)lh，去除溶劑后得到石墨烯/鈦酸鋰復(fù)合材料的前驅(qū)體，將前驅(qū)體放入管式爐中，升溫至800°C，燒結(jié)1h完畢制備得到3g鈦酸鋰；將得到的0.3g鈦酸鋰電極材料與0.15g石墨烯在叔丁醇中超聲分散均勻，去除溶劑，得到石墨烯/鈦酸鋰電極材料。將0.3g石墨烯/鈦酸鋰復(fù)合材料與37.5mg乙炔黑和37.5mgPVDF溶于NMP中，磁力攪拌2h后，在鋁箔上涂膜，烘干并切片得到直徑為16mm的電池片，在手套箱中鋰片為負(fù)極，活性材料電極片為正極組裝得到半電池，利用藍(lán)電測試系統(tǒng)測試發(fā)現(xiàn)倍率在IC情況下，石墨烯/鈦酸鋰復(fù)合材料容量仍能達(dá)到140mAh/g，循環(huán)1000次后仍能保持99 %以上。
[0035]實施例兒
[0036]0.03mol鈦酸四丁酯、0.5g表面活性劑加入到500mL特制的微波反應(yīng)燒瓶中，并加入200mL的叔丁醇分散，置入超聲波發(fā)生器中震蕩15min，配成鈦源溶液，0.024mol 二水醋酸鋰加到500mL的燒杯中，加入1mL的去離子水溶解，并加入200mL的叔丁醇稀釋，配成鋰源溶液，將鈦源放入微波反應(yīng)器中升溫，微波加熱使其回流，待回流后在燒瓶的一口中用250mL的滴液漏斗緩慢滴入鋰源溶液，滴入完畢反應(yīng)lh，去除溶劑后得到石墨烯/鈦酸鋰復(fù)合材料的前驅(qū)體，將前驅(qū)體放入管式爐中，升溫至800°C，燒結(jié)Sh完畢制備得到3g鈦酸鋰；將得到的0.3g鈦酸鋰電極材料與0.1g石墨烯在叔丁醇中超聲分散均勻，去除溶劑，得到石墨烯/鈦酸鋰電極材料。將0.3g石墨烯/鈦酸鋰復(fù)合材料與37.5mg乙炔黑和37.5mg PVDF溶于NMP中，磁力攪拌2h后，在鋁箔上涂膜，烘干并切片得到直徑為16mm的電池片，在手套箱中鋰片為負(fù)極，活性材料電極片為正極組裝得到半電池，利用藍(lán)電測試系統(tǒng)測試發(fā)現(xiàn)倍率在IC情況下，石墨烯/鈦酸鋰復(fù)合材料容量仍能達(dá)到140mAh/g，循環(huán)1000次后仍能保持99%以上。
【主權(quán)項】
1.本發(fā)明提供了一種高性能石墨烯/鈦酸鋰復(fù)合材料的制備方法及其在鋰離子電池中的應(yīng)用，包括: 1)以一定量的含鈦化合物、表面活性劑和有機(jī)溶劑超聲分散配成混合鈦源的分散液，以一定量的含鋰化合物、去離子水和有機(jī)溶劑超聲分散配成鋰源溶液。 2)將混合的鈦源分散液轉(zhuǎn)移至微波反應(yīng)器中微波加熱至回流，緩慢滴加鋰源溶液，待鋰源溶液滴加完成后繼續(xù)反應(yīng)一定時間，冷卻，去除溶劑，然后干燥得到鈦酸鋰前驅(qū)體。 3)將2)得到的鈦酸鋰前驅(qū)體放置管式爐中，在空氣氛圍下一定溫度煅燒一定時間，得到鈦酸鋰電極材料。 4)將3)得到的鈦酸鋰電極材料與石墨烯以一定比例在有機(jī)溶劑中超聲分散均勻，去除溶劑，得到石墨烯/鈦酸鋰電極材料。 5)將4)得到的活性材料、乙炔黑以及PVDF混勻均勻的在鋁箔上面涂膜，制備得到紐扣電池電極片，最后在手套箱中組裝半電池并對充放電性能進(jìn)行測試。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，鈦源分散液以及鋰源溶液的配比:鈦鋰原子摩爾比為4.5?5.5: 3.5?4.5，石墨烯加入量為最終得到石墨烯/鈦酸鋰復(fù)合材料的1-20%，P123加入量為0.1?10g，有機(jī)溶劑的體積在10?100mL,去離子水加入量為I?50mL，微波反應(yīng)時間為I?3h，煅燒溫度和時間分別為400?1000°C和8?48h。3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述鈦源分散液是選自鈦酸四丁酯、鈦酸丙酯、鈦酸異丁酯、鈦酸乙酯的任何一種，或者它們的混合物。4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述鋰源是選自醋酸鋰、硝酸鋰、氫氧化鋰、硫酸鋰中的任何一種，或者它們的混合物。5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述有機(jī)溶劑選自叔丁醇、乙醇、丙醇、丁醇、異丙醇、甘油、氯仿、乙腈、四氯化碳中的任何一種，或者它們的混合物。6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是:所述表面活性劑是選自P123(聚環(huán)氧乙烷-聚環(huán)氧丙烷-聚環(huán)氧乙烷三嵌段共聚物)、CTAB (十六烷基三甲基溴化銨)、SDS (十二烷基硫酸鈉)、SDBS (十二烷基苯磺酸鈉)中的任何一種，或者它們的混合物。
【專利摘要】本發(fā)明以鈦酸四丁酯、P123、叔丁醇配成鈦源分散液，以二水醋酸鋰、去離子水和叔丁醇配成鋰源溶液，將混合的鈦源分散液轉(zhuǎn)移至微波反應(yīng)器中微波加熱至回流，滴入鋰源溶液，待滴入完畢后繼續(xù)反應(yīng)1h，冷卻，去除溶劑，然后干燥得到鈦酸鋰前驅(qū)體。得到的鈦酸鋰前驅(qū)體放置管式爐中，在空氣氛圍下800℃煅燒8h，得到鈦酸鋰電極材料。得到的鈦酸鋰電極材料與石墨烯以一定比例在有機(jī)溶劑中超聲分散均勻，去除溶劑，得到石墨烯/鈦酸鋰電極材料。將得到的活性材料、乙炔黑以及PVDF混勻均勻的在鋁箔上面涂膜，制備得到紐扣電池電極片，最后在手套箱中組裝半電池并對充放電性能進(jìn)行測試將活性材料做成半電池進(jìn)行性能檢測，檢測發(fā)現(xiàn)，石墨烯/鈦酸鋰在2C倍率下容量仍有130mAh/g，循環(huán)1000次后比容量仍能保持99％以上，相對于純相鈦酸鋰具有優(yōu)異的充放電性能。
【IPC分類】H01M4/62, H01M4/485, C01G23/00
【公開號】CN105098166
【申請?zhí)枴緾N201410188654
【發(fā)明人】李在均, 張晨軍, 陳騰遠(yuǎn), 楚凱斌, 班文寧, 付婷, 張余
【申請人】江南大學(xué)
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2014年5月7日