[发明专利]锂盐-石墨烯衍生物复合材料及其制备方法与应用

说明书

【技术领域】

本发明涉及电极材料技术领域，具体的说是涉及一种锂盐-石墨烯衍生物复合材料及其制备方法与应用。

【背景技术】

随着各种新能源的发展，各种电子设备，如便携式电子设备及电动汽车等，对大容量高功率化学电源的需求愈发广泛。目前商品化的锂离子电池大多采用无机正极/石墨体系，其中这些正极材料主要是磷酸铁锂、锰酸锂、钴酸锂、镍酸锂以及混合的体系。虽然这类体系的电化学性能优异，但是其存在容量较低(如磷酸铁锂的理论170mAh/g)，制备工艺复杂，成本高等诸多的缺点。另外，也开发了一些有机的锂盐作为正极材料，但是由于材料电导率，热稳定性，机械性能的原因，循环寿命一般较低，不适宜用来作为电极材料。

【发明内容】

基于此，有必要提供一种比容量较大的锂盐-石墨烯衍生物复合材料及其制备方法。

一种锂盐-石墨烯衍生物复合材料，其是由锂盐与石墨烯的氨基醌衍生物构成，其中，所述石墨烯的氨基醌衍生物占所述锂盐-石墨烯衍生物复合材料的质量百分比为5％～75％。

在优选的实施例中，所述石墨烯的氨基醌衍生物为石墨烯的5-氨基萘醌胺衍生物、石墨烯的5，8-二氨基萘醌胺衍生物、石墨烯的5-氨基蒽醌胺衍生物及石墨烯的5，8-二氨基蒽醌胺衍生物中的一种。

在优选的实施例中，所述锂盐为氢氧化锂，碳酸锂及醋酸锂中的一种。

一种锂盐-石墨烯衍生物复合材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、将石墨、高锰酸钾与浓硫酸进行氧化反应后得到氧化石墨；

步骤二、将所述氧化石墨溶解在溶剂中，然后在搅拌下加入氨基醌类化合物的乙醇溶液，再在80℃的温度下回流反应24小时，得到氧化石墨烯的氨基醌衍生物；

步骤三、将所述氧化石墨烯的氨基醌衍生物与足量的水合肼在80℃的温度下回流反应5～24小时，得到石墨烯的氨基醌衍生物；及

步骤四、将所述石墨烯的氨基醌衍生物与锂盐经混合，干燥处理后，得到锂盐-石墨烯衍生物复合材料，其中，所述石墨烯的氨基醌衍生物占所述锂盐-石墨烯复合材料的质量百分比为5％～75％。

在优选的实施例中，步骤二中，所述氨基醌类化合物为5-氨基萘醌胺、5，8-二氨基萘醌胺、5-氨基蒽醌胺及5，8-二氨基蒽醌胺的一种。

在优选的实施例中，步骤四中，所述锂盐为氢氧化锂，碳酸锂及醋酸锂中的一种。

在优选的实施例中，步骤二中的回流反应中还包括加入三氯化铁作为催化剂的步骤。

在优选的实施例中，步骤四中的混合、干燥处理步骤为：将所述石墨烯的氨基醌衍生物超声分散到水中与所述锂盐混合，室温搅拌24小时至充分反应完全，静置除去过量的沉淀，加入稀盐酸调节成中性，然后在真空、120℃下干燥24小时。

在优选的实施例中，步骤二中，所述溶剂为DMF或水。

本发明还提供上述锂盐-石墨烯衍生物复合材料在锂离子电池的电极材料中的应用。

在上述锂盐-石墨烯衍生物复合材料中，通过石墨烯衍生物与锂盐晶化复合，使得上述复合材料中含有丰富的羟基锂，作为电极材料时的最高容量可达到250mAh/g，与传统的电极材料相比，具有高比容量的特点。

【附图说明】

通过附图中所示的本发明的优选实施例的更具体说明，本发明的上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。

图1为一实施方式的锂盐-石墨烯衍生物复合材料的制备方法流程图。

【具体实施方式】

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

一实施方式的锂盐-石墨烯衍生物复合材料，是由锂盐与石墨烯的氨基醌衍生物构成，其中，石墨烯的氨基醌衍生物占锂盐-石墨烯复合材料的质量百分比为5％～75％。

所述锂盐为氢氧化锂(LiOH)，碳酸锂(Li₂CO₃)及醋酸锂(CH₃COOLi)中的一种。

所述石墨烯的氨基醌衍生物为石墨烯的5-氨基萘醌胺衍生物、石墨烯的5，8-二氨基萘醌胺衍生物、石墨烯的5-氨基蒽醌胺衍生物及石墨烯的5，8-二氨基蒽醌胺衍生物中的一种。