[发明专利]钛酸锂-石墨烯复合材料、锂离子电池的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钛酸锂-石墨烯复合材料的制备方法及锂离子电池的制备方法。 

背景技术

石墨烯作为一种新型碳材料，自从2004年被发现以来，由于其二维单分子层结构以及优异的物理性质，如高的理论比表面积、优异的机械强度、良好的柔韧性和高的电导率等，二广泛的应用于锂离子电池。将硅材料与石墨烯进行复合能够有效降低硅材料在膨胀和收缩过程中对电极材料的破坏，从而提高器件的循环性能。 

目前制备钛酸锂-石墨烯符合材料时，将钛酸锂粉末与氧化石墨混合均匀后煅烧，从而得到钛酸锂-石墨烯复合材料。然而，该钛酸锂-石墨烯复合材料的制备方法制备的钛酸锂-石墨烯复合材料中钛酸锂与石墨烯混合不够均匀。 

发明内容

基于此，有必要提供一种能制备均匀混合的钛酸锂-石墨烯复合材料的的钛酸锂-石墨烯复合材料的制备方法及锂离子电池的制备方法。 

一种钛酸锂-石墨烯复合材料的制备方法，包括如下步骤： 

将氧化石墨加入水中超声分散，得到氧化石墨烯悬浮液； 

向所述氧化石墨烯悬浮液中加入钛酸锂，超声分散后过滤，得到钛酸锂与氧化石墨烯的混合物；及 

在保护性气体氛围下，将所述钛酸锂与氧化石墨烯的混合物升温至400℃~1000℃，并保温0.5h~2h，冷却得到钛酸锂-石墨烯复合材料。 

在其中一个实施例中，所述保护性气体选自氮气及氩气中的至少一种。 

在其中一个实施例中，所述氧化石墨烯悬浮液中，所述氧化石墨烯的浓度为0.1mg/ml~1mg/ml。 

在其中一个实施例中，所述氧化石墨与所述钛酸锂的质量比为1:1~1:8。 

在其中一个实施例中，将所述钛酸锂与氧化石墨烯的混合物以5℃/min~30℃/min的升温速率升温至400℃~1000℃。 

在其中一个实施例中， 

在制备石墨烯悬浮液的步骤之前还包括：制备氧化石墨，制备氧化石墨包括以下步骤： 

将石墨加入浓硫酸和浓硝酸组成的混合酸液中形成混合液，将混合液的温度保持在-2℃~2℃搅拌10min~30min； 

向混合液中加入高锰酸钾，继续将混合液的温度保持在-2℃~2℃搅拌1h； 

将混合液升温至80℃~90℃并保温0.5h~2h； 

向混合液中加入去离子水，继续在80℃~90℃保温0.5h~2h；及 

向混合液中加入过氧化氢除去高锰酸钾，抽滤，洗涤固体物，干燥固体物后得到氧化石墨。 

一种锂离子电池的制备方法，包括以下步骤： 

提供正极活性材料和负极活性材料，所述负极活性材料为上述钛酸锂-石墨烯复合材料的制备方法制备的钛酸锂-石墨烯复合材料； 

分别将所述正极活性材料及所述负极活性材料涂敷在正极集流体及负极集流体上制备正极及负极；及 

将所述正极及负极与隔膜组装后浸泡于电解液中，得到锂离子电池。 

在其中一个实施例中，所述正极活性材料选自钴酸锂、磷酸铁锂及锰酸锂中的至少一种。 

在其中一个实施例中，所述正极由以下步骤制备：将所述正极活性材料与正极粘结剂、正极导电剂按质量比75~90:5~10:5~15混合形成正极材料，将所述正极材料与溶剂混合配制成正极浆料，然后将所述正极浆料涂布在正极集流体上，经干燥、轧膜、分切后制作成正极。 

在其中一个实施例中，所述负极由以下步骤制备：将所述负极活性材料、负极粘结剂、负极导电剂按质量比80~90:5~10:5~10混合形成负极材料，将所述负极材料与溶剂混合配制成负极浆料，然后将所述负极浆料涂布在负极集流体 上，经干燥、轧膜、分切后制作成负极。 

上述钛酸锂-石墨烯复合材料的制备方法及锂离子电池的制备方法，通过将钛酸锂加入氧化石墨烯悬浮液中超声分散，从而使得钛酸锂均匀的分散在氧化石墨烯的片层之间，最后将钛酸锂与氧化石墨烯的混合物升温至400℃~600℃制得的钛酸锂-石墨烯复合材料中钛酸锂均匀的分散在石墨烯的片层之间；制备的钛酸锂-石墨烯复合材料中，钛酸锂均匀的分散在石墨烯的片层之间形成一个导电网络，从而应用于锂离子电池可以提高锂离子电池的循环性能。 

附图说明

图1为一实施方式的钛酸锂-石墨烯复合材料的制备方法的流程图； 

图2为一实施方式的锂离子电池的制备方法的流程图。 

具体实施方式