[发明专利]一种三氧化二铬负载氧化还原石墨烯锂电池负极材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种三氧化二铬负载氧化还原石墨烯锂电池负极材料的制备方法，包括：S101：配制氧化石墨烯溶液和六水合氯化铬溶液；S102：在六水合氯化铬溶液中加入氧化石墨烯溶液，超声混合均匀，然后干燥得熔融状的样品；S103：将样品放入瓷舟，放入管式炉中，在惰性气体下煅烧退火，自然冷却至室温，得到最终产物。本发明的材料以六水合氯化铬作为前驱体，通过超声将氧化石墨烯溶液和溶解的六水合氯化铬溶液混合均匀，然后又通过高温煅烧制得，石墨烯的负载有效的增加了材料的导电性，也有效的减缓了充放电过程中的体积膨胀效应，从而制备出高比容量和长的循环寿命的锂离子电池负极材料；原料来源广，方法简单可控，易于操作，设备简单，污染少。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，尤其涉及一种三氧化二铬负载氧化还原石墨烯锂电池负极材料及制备方法。

背景技术

随着社会的飞速发展，环境污染和能源危机的挑战日益严峻，绿色能源成为世界各国的研发热点。锂离子电池作为一种新型清洁的可充电电源，具有质量轻、污染小、工作电压高、能量密度大、循环寿命长等优点，在国防、电动车和电子领域展示了广阔的应用前景，被誉为21世纪的理想电源。在锂离子电池中，负极材料是影响电池容量和使用寿命的重要因素之一。目前商品化的锂离子电池主要以石墨或改性石墨作为负极材料，其优点是循环性能和倍率性能较好，但其理论比容量仅为372mAh/g，难以在电动汽车等高能量密度要求的领域广泛使用。为了满足高性能锂离子电池的市场需求，必须寻求稳定，便捷，性能好的负极材料。

近年来，金属氧化物引起很多人的注意，像硅合金、锡合金及SnO₂、TiO₂、Fe₂O₃、Co₃O₄、MnO₂、MoO₃、Cr₂O₃等金属氧化物已经成为国内外的研究热点。其中Cr₂O₃作为锂离子电池负极材料，经过计算发现，Cr₂O₃具有较高的理论密度，在锂离子电池的应用中能够提高锂离子电池的能量密度，是具有发展潜力的可代替石墨的锂离子电池正极负极材料之一。然而单纯的金属氧化物在锂离子电池的应用中面临很多问题，像体积膨胀效应，脱锂嵌锂过程中的体积变大，导电性差等等导致电池的循环性能很差。因此解决金属氧化物锂离子电池负极材料的体积膨胀效应，提高金属氧化物锂离子电池负极材料的储锂性能和电化学性能变得十分重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三氧化二铬负载氧化还原石墨烯锂电池负极材料及制备方法。

本发明是通过如下技术方案实现的，本发明提供一种三氧化二铬负载氧化还原石墨烯锂电池负极材料的制备方法，包括如下步骤：

S101：配制氧化石墨烯溶液和六水合氯化铬溶液；

S102：在六水合氯化铬溶液中加入氧化石墨烯溶液，超声混合均匀，然后干燥得熔融状的样品；

S103：将样品放入瓷舟，放入管式炉中，在惰性气体下煅烧退火，自然冷却至室温，得到三氧化二铬负载氧化还原石墨烯锂电池负极材料。

金属氧化物选择三氧化二铬：本发明研究的Cr₂O₃作为锂离子电池负极材料，经过计算发现，Cr₂O₃具有较高的理论密度，在锂离子电池的应用中能够提高锂离子电池的能量密度，是具有发展潜力的可代替石墨的锂离子电池正极负极材料之一，于是选用并且制备Cr₂O₃这种金属氧化物材料，并将其应用在在锂离子电池中。在制备Cr₂O₃原料选择上，六水和氯化铬便宜并且污染小，于是选用便宜并且危险性小的六水合氯化铬来进行氧化合成；