[发明专利]一种二氧化钛/石墨烯纳米带复合负极材料及其制备方法

说明书

一种二氧化钛/石墨烯纳米带复合负极材料及其制备方法，所述负极材料是由二氧化钛以纳米颗粒状限制于石墨烯纳米带中形成的准一维纳米复合材料。所述制备方法为：（1）将氧化石墨烯纳米带加入有机溶剂中，超声分散；（2）加入钛源和水，进行加热回流后，离心分离，再将沉淀洗涤，过滤，干燥；（3）在保护性气氛中，进行热处理，冷却，即成。本发明复合负极材料在0.01～3.0V，500 mA·g^‑1下，首次可逆比容量为375.7 mAh·g^‑1，循环100次后，可逆比容量为320.8 mAh·g^‑1，8000 mA·g^‑1下，可逆比容量可达206.7 mAh·g^‑1，电化学性能优异；本发明方法简单，适于工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池负极材料及其制备方法，具体涉及一种二氧化钛/石墨烯纳米带复合负极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池已被广泛应用于移动电子器件，并被考虑作为最主要的动力源应用于混合电动车、插电混合电动车与纯电动车。然而，传统的石墨负极较低的比容量和倍率性能，严重限制了当前锂离子电池的发展，难以满足不断发展的用电设备的要求。

二氧化钛因其具有较高的理论比容量、原料丰富、成本低、无污染、电池循环性能稳定和安全性好等优点，被用作锂离子电池负极材料。然而，二氧化钛较低的电导性限制了电极的电子传导和锂离子传输，不利于二氧化钛电化学性能的发挥，因此，亟需对二氧化钛进行改性，以提高其电化学储锂性能，满足当前发展中的用电设备要求。

CN104437660A公开了一种石墨烯-二氧化钛复合材料的制备方法，CN105964236A公开了一种石墨烯/二氧化钛复合材料的制备方法，均采用水热合成反应制备复合材料。但是，均存在制备的周期长，且无法得到准一维的石墨烯-二氧化钛复合材料的技术缺陷；CN102553559A公开了一种石墨烯/纳米二氧化钛复合物及其制备方法，利用高压反应器制备材料。但是，其安全系数低，且操作复杂，同样无法得到准一维的石墨烯-二氧化钛复合材料。且上述所得复合材料均主要应用于光催化材料领域，并未将其应用于电化学方面。

CN103337611A公开了一种石墨烯和二氧化钛复合材料的制备方法，该方法采用高压水热反应制备复合材料。但是，其方法较复杂，且无法得到准一维的石墨烯-二氧化钛复合材料，该复合材料虽然声称应用于电化学领域，但并未给出具体的电化学测试数据。

CN103708450A公开了一种石墨烯纳米带纸的制备方法，是以碳纳米管为原料，加热氧化后，得石墨烯纳米带悬浮液，再加入粘结剂超声振荡后，得石墨烯纳米带薄膜，最后经烧结得石墨烯纳米带纸产品。虽然该产品作为柔性材料应用于电池领域，但是，该方法中并未公开其所制得产品的电化学性能。

CN101913599A公开了一种石墨烯纳米带的制备方法，是将碳纳米管置于空气中煅烧，再于惰性气氛中加热，再加入浓硫酸回流，最后加入碱金属反应，得石墨烯纳米带。但是，该方法中并未公开其所制得产品的电化学性能。

CN106129344A公开了一种二氧化锡/二氧化钛球形颗粒与石墨烯纳米带复合材料的制备方法，是先合成二氧化锡/二氧化钛球形颗粒，再在水中与石墨烯纳米带复合，最后干燥、热处理，得二氧化锡/二氧化钛球形颗粒与石墨烯纳米带复合物。但是，该方法采用水热反应与溶胶凝胶法，工艺过程复杂，难以规模化制备。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种具有较高的理论比容量、倍率性能与容量保持率高的二氧化钛/石墨烯纳米带复合负极材料。

本发明进一步要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种工艺简单、安全可靠、适宜于工业化生产的二氧化钛/石墨烯纳米带复合负极材料的制备方法。