[发明专利]一种石墨烯/TiO2

说明书

本发明公开了一种石墨烯/TiO₂复合正极的制备方法，包括以下步骤：(1)将TiO₂加入有机溶剂中进行超声0.1‑1h，然后加入石墨烯材料进行超声0.1‑5h，获得石墨烯/TiO₂分散液；(2)向所述石墨烯/TiO₂分散液中加入正极活性材料进行球磨，干燥，即得到所述石墨烯/TiO₂复合正极。本发明的制备方法中，将石墨烯/TiO₂与正极材料复合，TiO₂能够降低极化程度，减少石墨烯的团聚，有利于锂离子在正极颗粒间的传输，提高电池的电化学性能；同时，石墨烯还能够改善TiO₂电子电导低的缺陷，提高正极整体的电子电导。

技术领域

本发明属于电池领域，尤其涉及一种应用于固态锂二次电池中石墨烯/TiO₂复合正极的制备方法。

背景技术

锂离子电池由于具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长、污染小等优点而得到广泛的应用和关注。随着研究的深入，对锂离子电池的能量密度、循环性能、倍率性能等方面提出了更高的要求，其中，正极材料是限制锂离子电池这几个方面发展的一个重要因素。

传统锂离子电池采用的有机电解液容易发生燃烧和爆炸，存在安全性问题。而全固态锂离子电池由于采用固体电解质，因此安全性得到提高。但是固体电解质的室温离子电导率普遍较低。聚碳酸酯基聚合物固体电解质以其较高的室温离子电导率(10^-4S/cm)而具有较好的应用前景。但是聚碳酸脂类的电解质也存在与正极片直接接触易发生分解以及正极片与电解质的界面阻抗大等问题。

石墨烯具有高柔韧性和高电导率，能够与正极材料、电解质良好接触，降低界面阻抗。同时石墨烯还具有良好的化学稳定性和阻隔性，能够抑制正极材料与电解质的副反应。一些研究已经将石墨烯应用于锂离子电池正极材料的改性。如专利CN108199013A公开了一种碳包覆三元材料的制备方法，碳包覆可以避免正极材料与电解液直接接触，提高正极材料的电化学性能。但是该方法针对液态电池，没有对固态电池进行研究。而且该方法需要多次球磨包覆，工艺比较繁琐。

专利CN108899550A公开了一种通过溶剂热法将钛醇盐水解在石墨烯片层上原位形成二氧化钛并包覆在正极颗粒表面，以此改善正极材料导电性，并阻止正极和硫化物电解质的直接接触，从而提高电池的倍率和循环性能。但是钛醇盐水解和包覆的水热反应条件需要精确控制，较难实现工业化生产。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种简单有效的应用于固态锂二次电池中的石墨烯/TiO₂复合正极的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种石墨烯/TiO₂复合正极的制备方法，包括以下步骤：

(1)将TiO₂加入有机溶剂中进行超声0.1-1h，然后加入石墨烯材料进行超声0.1-5h，获得石墨烯/TiO₂分散液；

(2)向所述石墨烯/TiO₂分散液中加入正极活性材料进行密封球磨，干燥，即得到所述石墨烯/TiO₂复合正极。

上述的制备方法，优选的，所述石墨烯/TiO₂分散液的浓度为1wt.％-10wt.％。

上述的制备方法，优选的，所述步骤(1)中，TiO₂占石墨烯材料质量的0.1％-10％。

上述的制备方法，优选的，所述石墨烯材料选自石墨烯、氧化石墨烯或部分还原的氧化石墨烯。