鈦酸鋰-石墨烯復(fù)合材料、鋰離子電池的制備方法
【專利摘要】一種鈦酸鋰-石墨烯復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：將氧化石墨加入由水和乙醇形成的混合溶劑中超聲分散，得到氧化石墨烯懸浮液；向氧化石墨烯懸浮液中加入鈦酸鋰，超聲分散，得到含有鈦酸鋰及氧化石墨烯的懸浮液；及將含有鈦酸鋰及氧化石墨烯的懸浮液放置于壓力為50Pa~200Pa，溫度為180℃~250℃的反應(yīng)釜內(nèi)反應(yīng)3h~10h，過濾后得到鈦酸鋰-石墨烯復(fù)合材料。通過上述鈦酸鋰-石墨烯復(fù)合材料的制備方法制備的鈦酸鋰-石墨烯復(fù)合材料能提高鈦酸鋰與石墨烯之間的附著力，鈦酸鋰均勻的分散在石墨烯的片層之間形成一個導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，從而應(yīng)用于鋰離子電池可以提高循環(huán)性能和倍率性能。本發(fā)明還提供一種鋰離子電池的制備方法。
【專利說明】鈦酸鋰-石墨烯復(fù)合材料、鋰離子電池的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鈦酸鋰-石墨烯復(fù)合材料的制備方法及鋰離子電池的制備方法。【背景技術(shù)】
[0002]石墨烯作為一種新型碳材料，自從2004年被發(fā)現(xiàn)以來，由于其二維單分子層結(jié)構(gòu)以及優(yōu)異的物理性質(zhì)，如高的理論比表面積、優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度、良好的柔韌性和高的電導(dǎo)率等，而廣泛的應(yīng)用于鋰離子電池。將硅材料與石墨烯進(jìn)行復(fù)合能夠有效降低硅材料在膨脹和收縮過程中對電極材料的破壞，從而提高器件的循環(huán)性能。
[0003]目前制備鈦酸鋰-石墨烯符合材料時，將鈦酸鋰粉末與氧化石墨混合均勻后煅燒，從而得到鈦酸鋰-石墨烯復(fù)合材料。然而，該鈦酸鋰-石墨烯復(fù)合材料的制備方法制備的鈦酸鋰-石墨烯復(fù)合材料中鈦酸鋰與石墨烯之間的附著力較小，從而使得使用鈦酸鋰-石墨烯復(fù)合材料的鋰離子電池的倍率性能和循環(huán)性能較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于此，有必要提供一種鈦酸鋰-石墨烯復(fù)合材料的制備方法，使用該方法得到的鈦酸鋰-石墨烯復(fù)合材料制備的鋰離子電池具有較高的倍率性能和循環(huán)性能。
[0005]一種鈦酸鋰-石墨烯復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟:
[0006]將氧化石墨加入由水和乙醇形成的混合溶劑中超聲分散，得到氧化石墨烯懸浮液；
[0007]向所述氧化石墨烯懸浮液中加入鈦酸鋰，超聲分散，得到含有鈦酸鋰及氧化石墨烯的懸浮液 '及
[0008]將所述含有鈦酸鋰及氧化石墨烯的懸浮液放置于壓力為50Pa?200Pa，溫度為180°c?250°C的反應(yīng)釜內(nèi)反應(yīng)3tTl0h，過濾后得到鈦酸鋰-石墨烯復(fù)合材料。
[0009]在其中一個實施例中，所述混合溶劑中，所述水和所述乙醇的體積比為1: f 3:1。
[0010]在其中一個實施例中，所述氧化石墨與所述混合溶劑的固液比為(0.5mg"lmg):Iml0
[0011]在其中一個實施例中，所述氧化石墨與所述鈦酸鋰的質(zhì)量比為1:廣1:8。
[0012]在其中一個實施例中，在制備石墨烯懸浮液的步驟之前還包括:制備氧化石墨，制備氧化石墨包括以下步驟:
[0013]將石墨加入濃硫酸和濃硝酸組成的混合酸液中形成混合液，將混合液的溫度保持在-2 V ?2°C 攪拌 10mirT30min ；
[0014]向混合液中加入高錳酸鉀，繼續(xù)將混合液的溫度保持在-2V?2°C攪拌Ih ；
[0015]將混合液升溫至80 V?90 V并保溫0.5h?2h ；
[0016]向混合液中加入去離子水，繼續(xù)在80°C?90°C保溫0.5h?2h ;及
[0017]向混合液中加入過氧化氫除去高錳酸鉀，抽濾，洗滌固體物，干燥固體物后得到氧
化石墨。[0018]在其中一個實施例中，所述石墨與濃硫酸及濃硝酸的固液比為Ig: (SOmfllOml):(15m廣35ml)，所述石墨與高錳酸鉀的質(zhì)量比為1: f 1:10。
[0019]還有必要提供一種具有較高的倍率性能和循環(huán)性能的鋰離子電池的制備方法。
[0020]一種鋰離子電池的制備方法，包括以下步驟:
[0021]提供正極活性材料和負(fù)極活性材料，所述負(fù)極活性材料為上述鈦酸鋰-石墨烯復(fù)合材料的制備方法制備的鈦酸鋰-石墨烯復(fù)合材料；
[0022]分別將所述正極活性材料及所述負(fù)極活性材料涂敷在正極集流體及負(fù)極集流體上制備正極及負(fù)極；及
[0023]將所述正極及負(fù)極與隔膜組裝后浸泡于電解液中，得到鋰離子電池。
[0024]在其中一個實施例中，所述正極活性材料選自鈷酸鋰、磷酸鐵鋰及錳酸鋰中的至少一種。
[0025]在其中一個實施例中，所述正極由以下步驟制備:將所述正極活性材料與正極粘結(jié)劑、正極導(dǎo)電劑按質(zhì)量比75、0:5~10:5~15混合形成正極材料，將所述正極材料與溶劑混合配制成正極漿料，然后將所述正極漿料涂布在正極集流體上，經(jīng)干燥、軋膜、分切后制作成正極。
[0026]在其中一個實 施例中，所述負(fù)極由以下步驟制備:將所述負(fù)極活性材料、負(fù)極粘結(jié)劑、負(fù)極導(dǎo)電劑按質(zhì)量比80-90: 5^10: 5^10混合形成負(fù)極材料，將所述負(fù)極材料與溶劑混合配制成負(fù)極漿料，然后將所述負(fù)極漿料涂布在負(fù)極集流體上，經(jīng)干燥、軋膜、分切后制作成負(fù)極。
[0027]上述鈦酸鋰-石墨烯復(fù)合材料的制備方法及鋰離子電池的制備方法，通過將鈦酸鋰加入氧化石墨烯懸浮液中超聲分散，從而使得鈦酸鋰均勻的分散在氧化石墨烯的片層之間，再將含有鈦酸鋰及氧化石墨烯的懸浮液放置于壓力為50Pa~200Pa，溫度為180°C~250°C的反應(yīng)釜內(nèi)反應(yīng)3tTl0h，通過在此條件下復(fù)合能提高鈦酸鋰與石墨烯之間的附著力，鈦酸鋰均勻的分散在石墨烯的片層之間形成一個導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，從而應(yīng)用于鋰離子電池可以提高鋰離子電池的循環(huán)性能和倍率性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1為一實施方式的鈦酸鋰-石墨烯復(fù)合材料的制備方法的流程圖；
[0029]圖2為一實施方式的鋰離子電池的制備方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0030]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做詳細(xì)的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似改進(jìn)，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施的限制。
[0031]請參閱圖1，一實施方式的鈦酸鋰-石墨烯復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟:
[0032]步驟S110、制備氧化石墨。
[0033]制備氧化石墨包括以下步驟:
[0034]步驟一、將石墨加入濃硫酸和濃硝酸組成的混合酸液中形成混合液，將混合液的溫度保持在-2V~2°C攪拌10mirT30min。
[0035]優(yōu)選的，石墨的純度為99.5%。石墨為粒徑為微米級的粉末。
[0036]優(yōu)選的,石墨與濃硫酸及濃硝酸的固液比為Ig: (80ml~110ml): (15ml~35ml)。
[0037]優(yōu)選的，將混合液放置于冰水浴中攪拌20分鐘。
[0038]優(yōu)選的，濃硫酸的質(zhì)量濃度為98%，濃硝酸的質(zhì)量濃度為65%。
[0039]步驟二、向混合液中加入高錳酸鉀，繼續(xù)將混合液的溫度保持在_2°C ~2°C攪拌Ih0
[0040]優(yōu)選的，混合液中的石墨與高錳酸鉀的質(zhì)量比為1:廣1:10。
[0041]步驟三、將混合液升溫至80°C~90°C并保持0.5h~2h。
[0042]步驟四、向混合液中加入去離子水，繼續(xù)在80°C~90°C保溫0.5tT2h。
[0043]優(yōu)選的，石墨與去離子水的固液比為Ig:(46m廣92ml)。
[0044]步驟五、向混合液中加入過氧化氫除去高錳酸鉀，抽濾，洗滌固體物，干燥固體物后得到氧化石墨。
[0045]優(yōu)選的，向混合液中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的過氧化氫溶液除去高錳酸鉀，高錳酸鉀與過氧化氫溶液的比為Ig: (lml^ml)。
[0046]優(yōu)選的，依次使用稀鹽酸和去離子水反復(fù)洗滌固體物。
`[0047]優(yōu)選的，將固體物在60°C下真空干燥10tTl2h。
[0048]可以理解，步驟SllO也可省略，此時直接購買氧化石墨即可。
[0049]步驟S120、將氧化石墨加入由水和乙醇形成的混合溶劑中超聲分散，得到氧化石墨烯懸浮液。
[0050]優(yōu)選的，將步驟SllO中制備的氧化石墨加入混合溶劑中超聲分散ltT2h。
[0051]優(yōu)選的，超聲分散的功率為500f 1000W。
[0052]優(yōu)選的，配制所述氧化石墨烯懸浮液時，氧化石墨與混合溶劑的固液比為(0.5mg~lmg):Iml。
[0053]優(yōu)選的，混合溶劑中水和乙醇的體積比為1: f 3:1。
[0054]步驟S130、向氧化石墨烯懸浮液中加入鈦酸鋰，超聲分散，得到含有鈦酸鋰及氧化石墨烯的懸浮液。
[0055]優(yōu)選的，氧化石墨與鈦酸鋰的質(zhì)量比為1:廣1:8。
[0056]優(yōu)選的，向氧化石墨烯懸浮液中加入鈦酸鋰，超聲分散ltT2h。
[0057]步驟S140、將含有鈦酸鋰及氧化石墨烯的懸浮液放置于壓力為50Pa~200Pa，溫度為180°C~250°C的反應(yīng)釜內(nèi)反應(yīng)3tTl0h，過濾后得到鈦酸鋰-石墨烯復(fù)合材料。
[0058]優(yōu)選的，將含有鈦酸鋰及氧化石墨烯的懸浮液放置于壓力為50Pa~200Pa，溫度為1800C~250°C的反應(yīng)釜中3h~10h。
[0059]優(yōu)選的，將過濾后得到的固體物使用去離子水洗滌后在60°C下真空烘干12h得到鈦酸鋰-石墨烯復(fù)合材料。
[0060]上述鈦酸鋰-石墨烯復(fù)合材料的制備方法，通過將鈦酸鋰加入氧化石墨烯懸浮液中超聲分散，從而使得鈦酸鋰均勻的分散在氧化石墨烯的片層之間，再將含有鈦酸鋰及氧化石墨烯的懸浮液放置于壓力為50Pa~200Pa，溫度為180°C ~250°C的反應(yīng)釜內(nèi)反應(yīng)3tTl0h，通過在此條件下復(fù)合能提高鈦酸鋰與石墨烯之間的附著力，鈦酸鋰均勻的分散在石墨烯的片層之間形成一個導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，從而應(yīng)用于鋰離子電池可以提高鋰離子電池的循環(huán)性能和倍率性能。
[0061]請參閱圖2，一實施方式的鋰離子電池的制備方法，包括如下步驟:
[0062]步驟S210、提供正極活性材料和負(fù)極活性材料，負(fù)極活性材料為鈦酸鋰-石墨烯復(fù)合材料。
[0063]其中，鈦酸鋰-石墨烯復(fù)合材料由上述鈦酸鋰-石墨烯復(fù)合材料的制備方法制備。
[0064]優(yōu)選的，正極活性材料選自鈷酸鋰、磷酸鐵鋰及錳酸鋰中的至少一種。
[0065]步驟S220、分別將正極活性材料及負(fù)極活性材料涂敷在正極集流體及負(fù)極集流體上制備正極及負(fù)極。
[0066]本實施方式中，將正極活性材料、正極粘合劑、正極導(dǎo)電劑按質(zhì)量比75^90: 5^10: 5^15混合形成正極材料，將正極材料與溶劑混合形成正極漿料，之后將正極漿料涂布在正極集流體(鋁箔)上，經(jīng)干燥、軋膜、分切后制作成正極。正極粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯(PVDF)，正極導(dǎo)電劑為乙炔黑。溶劑為N-甲基吡咯烷酮(NMP)。正極漿料的粘度為4000厘泊~8000厘泊，優(yōu)選為5500厘泊~6500厘泊。
[0067]本實施方式中，將負(fù)極活性物質(zhì)、負(fù)極粘結(jié)劑、負(fù)極導(dǎo)電劑按質(zhì)量比80-90: 5^10: 5^10混合形成負(fù)極材料，將負(fù)極材料與溶劑混合形成負(fù)極漿料，之后將負(fù)極漿料涂布在負(fù)極集流體(銅箔)上，經(jīng)干燥、軋膜、分切后制作成負(fù)極。負(fù)極粘結(jié)劑為丁苯橡膠(SBR)與羧甲基纖維素鈉(CM C)的混合物，導(dǎo)電劑為乙炔黑。溶劑為N-甲基吡咯烷酮(NMP )。負(fù)極漿料的粘度為5500厘泊~6500厘泊，優(yōu)選為5500厘泊~6500厘泊。
[0068]步驟S230、將正極及負(fù)極與隔膜組裝后浸泡于電解液中，得到鋰離子電池。
[0069]本實施方式中，電解液為鋰離子電解質(zhì)鹽與非水有機(jī)溶劑配制而成。鋰離子電解質(zhì)鹽選自 LiPF6, LiBF4, LiTFSI (LiN (SO2CF3) 2)及 LiFSI (LiN(SO2F)2)中的至少一種，非水有機(jī)溶劑選自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯及乙腈中的至少一種。電解液的濃度優(yōu)選為lmol/L。
[0070]本實施方式中，正極極片、隔膜及負(fù)極極片依次層疊后組成電芯，再用鋰離子電池殼體密封電芯，最后通過設(shè)置在鋰離子電池殼體上的注液口注入電解液，密封注液口即可得到鋰離子電池。
[0071]上述鋰離子電池的制備方法較為簡單，鈦酸鋰-石墨烯復(fù)合材料中鈦酸鋰均勻的分散在石墨烯的片層之間進(jìn)而形成一個導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，且鈦酸鋰與石墨烯之間的附著力較大，從而鈦酸鋰-石墨烯復(fù)合材料作為負(fù)極材料應(yīng)用于鋰離子電池，制備的鋰離子電池的倍率特性和循環(huán)性能較佳。
[0072]以下結(jié)合具體實施例來進(jìn)一步說明。
[0073]實施例1
[0074]本實施例通過氧化石墨，經(jīng)剝離、與鈦酸鋰混合以及水熱處理制備鈦酸鋰-石墨烯復(fù)合材料的工藝流程圖如下:
[0075]石墨一氧化石墨一鈦酸鋰-石墨烯復(fù)合材料
[0076](I)石墨:純度 99.5% ;
[0077](2)氧化石墨:稱取(I)中純度為99.5%的石墨I(xiàn)g加入由90ml濃硫酸(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%)和25ml濃硝酸(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65%)組成的混合溶液中，將混合物置于冰水混合浴環(huán)境下進(jìn)行攪拌20分鐘，再慢慢地往混合物中加入6g高錳酸鉀，攪拌I小時,接著將混合物加熱至85° C并保持30分鐘，之后加入92ml去離子水繼續(xù)在85° C下保持30分鐘，最后加入IOml過氧化氫溶液(質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%)，攪拌10分鐘，對混合物進(jìn)行抽濾，再依次分別用IOOml稀鹽酸和150ml去離子水對固體物進(jìn)行洗滌，共洗滌三次，最后固體物質(zhì)在60° C真空烘箱中干燥12小時得到氧化石墨；
[0078](3)鈦酸鋰-石墨烯復(fù)合材料:將(2)中制備的氧化石墨加入去離子水和乙醇(體積比1:1)混合溶劑中，氧化石墨在混合溶劑中的溶度為lmg/ml，對氧化石墨溶液進(jìn)行超聲，超聲功率為500W，I小時后停止超聲，加入鈦酸鋰顆粒，鈦酸鋰的溶度為5mg/ml，超聲I小時后，將混合溶液置于壓力為IOOPa和溫度為200° C的反應(yīng)釜內(nèi)反應(yīng)，4小時后對混合溶液進(jìn)行過濾，將固體物質(zhì)置于60° C的真空烘箱中烘12小時，得到鈦酸鋰-石墨烯復(fù)合材料。
[0079]實施例2
[0080]本發(fā)明通過氧化石墨，經(jīng)剝離、與鈦酸鋰混合以及水熱處理制備鈦酸鋰-石墨烯復(fù)合材料的工藝流程圖如下:
[0081 ] 石墨一氧化石墨一鈦酸鋰-石墨烯復(fù)合材料
[0082](I)石墨:純度 99.5% ;
[0083](2)氧化石墨:稱取(I)中純度為99.5%的石墨I(xiàn)g加入由90ml濃硫酸(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%)和25ml濃硝酸(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65%)組成的混合溶液中，將混合物置于冰水混合浴環(huán)境下進(jìn)行攪拌20分鐘，再慢慢地往混合物中加入6g高錳酸鉀，攪拌I小時,接著將混合物加熱至85° C并保持30分鐘，之后加入92ml去離子水繼續(xù)在85° C下保持30分鐘，最后加入IOml過氧化氫溶液(質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%)，攪拌10分鐘，對混合物進(jìn)行抽濾，再依次分別用IOOml稀鹽酸和150ml去離子水對固體物進(jìn)行洗滌，共洗滌三次，最后固體物質(zhì)在60° C真空烘箱中干燥12小時得到氧化石墨；
[0084](3)鈦酸鋰-石墨烯復(fù)合材料:將(2)中制備的氧化石墨加入去離子水和乙醇(體積比2:1)混合溶劑中，氧化石墨在混合溶劑中的溶度為0.5mg/ml，對氧化石墨溶液進(jìn)行超聲，超聲功率為800W，2小時后停止超聲，加入鈦酸鋰顆粒，鈦酸鋰的溶度為4mg/ml，超聲2小時后，將混合溶液置于壓力為50Pa和溫度為180° C的反應(yīng)爸內(nèi)反應(yīng),5小時后對混合溶液進(jìn)行過濾，將固體物質(zhì)置于60° C的真空烘箱中烘12小時，得到鈦酸鋰-石墨烯復(fù)合材料。
[0085]實施例3
[0086]本發(fā)明通過氧化石墨，經(jīng)剝離、與鈦酸鋰混合以及水熱處理制備鈦酸鋰-石墨烯復(fù)合材料的工藝流程圖如下:
[0087]石墨一氧化石墨一鈦酸鋰-石墨烯復(fù)合材料
[0088](I)石墨:純度 99.5% ;
[0089](2)氧化石墨:稱取(I)中純度為99.5%的石墨I(xiàn)g加入由90ml濃硫酸(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%)和25ml濃硝酸(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65%)組成的混合溶液中，將混合物置于冰水混合浴環(huán)境下進(jìn)行攪拌20分鐘，再慢慢地往混合物中加入6g高錳酸鉀，攪拌I小時,接著將混合物加熱至85° C并保持30分鐘，之后加入92ml去離子水繼續(xù)在85° C下保持30分鐘，最后加入IOml過氧化氫溶液(質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%)，攪拌10分鐘，對混合物進(jìn)行抽濾，再依次分別用IOOml稀鹽酸和150ml去離子水對固體物進(jìn)行洗滌，共洗滌三次，最后固體物質(zhì)在60° C真空烘箱中干燥12小時得到氧化石墨；
[0090](3)鈦酸鋰-石墨烯復(fù)合材料:將(2)中制備的氧化石墨加入去離子水和乙醇(體積比1:1)混合溶劑中，氧化石墨在混合溶劑中的溶度為0.5mg/ml，對氧化石墨溶液進(jìn)行超聲，超聲功率為1000W，I小時后停止超聲，加入鈦酸鋰顆粒，鈦酸鋰的溶度為lmg/ml，超聲I小時后，將混合溶液置于壓力為80Pa和溫度為250° C的反應(yīng)釜內(nèi)反應(yīng)，3小時后對混合溶液進(jìn)行過濾，將固體物質(zhì)置于60° C的真空烘箱中烘12小時，得到鈦酸鋰-石墨烯復(fù)合材料。
[0091]實施例4
[0092]本發(fā)明通過氧化石墨，經(jīng)剝離、與鈦酸鋰混合以及水熱處理制備鈦酸鋰-石墨烯復(fù)合材料的工藝流程圖如下:
[0093]石墨一氧化石墨一鈦酸鋰-石墨烯復(fù)合材料
[0094](I)石墨:純度 99.5% ;
[0095](2)氧化石墨:稱取(I)中純度為99.5%的石墨I(xiàn)g加入由90ml濃硫酸(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%)和25ml濃硝酸(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65%)組成的混合溶液中，將混合物置于冰水混合浴環(huán)境下進(jìn)行攪拌20分鐘，再慢慢地往混合物中加入6g高錳酸鉀，攪拌I小時,接著將混合物加熱至85° C并保持30分鐘，之后加入92ml去離子水繼續(xù)在85° C下保持30分鐘，最后加入IOml過氧化氫溶液(質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%)，攪拌10分鐘，對混合物進(jìn)行抽濾，再依次分別用IOOml稀鹽酸和150ml去離子水對固體物進(jìn)行洗滌，共洗滌三次，最后固體物質(zhì)在60° C真空烘箱中干燥12小時得到氧化石墨；
[0096](3)鈦酸鋰-石墨烯復(fù)合材料:將(2)中制備的氧化石墨加入去離子水和乙醇(體積比3:1)混合溶劑中，氧化石墨在混合溶劑中的溶度為lmg/ml，對氧化石墨溶液進(jìn)行超聲，超聲功率為500W，2小時后停止超聲，加入鈦酸鋰顆粒，鈦酸鋰的溶度為lmg/ml，超聲2小時后，將混合溶液置于壓力為200Pa和溫度為180° C的反應(yīng)釜內(nèi)反應(yīng)，10小時后對混合溶液進(jìn)行過濾，將固體物質(zhì)置于60° C的真空烘箱中烘12小時，得到鈦酸鋰-石墨烯復(fù)合材料。
[0097]實施例5
[0098](I)將實施例1制備的鈦酸鋰-石墨烯復(fù)合材料、負(fù)極粘結(jié)劑丁苯橡膠和羧甲基纖維素鈉的混合物、負(fù)極導(dǎo)電劑乙炔黑按質(zhì)量比80:10:10混合形成負(fù)極材料，將負(fù)極材料與溶劑混合形成負(fù)極漿料，之后將負(fù)極漿料涂布在負(fù)極集流體(銅箔)上，經(jīng)干燥、軋膜、分切后制作成負(fù)極；將正極活性材料鈷酸鋰、正極粘合劑聚偏氟乙烯、正極導(dǎo)電劑乙炔黑按質(zhì)量比75:10:15混合形成正極材料，將正極材料與溶劑N-甲基吡咯烷酮混合形成正極漿料，之后將正極漿料涂布在正極集流體(鋁箔)上，經(jīng)干燥、軋膜、分切后制作成正極。
[0099](2)將正極、隔膜、負(fù)極按照順序疊片組裝成電芯，再用電池殼體密封電芯，隨后往設(shè)置在電池殼體上的注液口往電池殼體里注入lmol/L的電解液，電解液由LiPF6溶于碳酸二甲酯中形成，密封注液口，得到鋰離子電池。
[0100]實施例6
[0101](I)將實施例2制備的鈦酸鋰-石墨烯復(fù)合材料、負(fù)極粘結(jié)劑丁苯橡膠和羧甲基纖維素鈉的混合物、負(fù)極導(dǎo)電劑乙炔黑按質(zhì)量比90:5:5混合形成負(fù)極材料，將負(fù)極材料與溶劑混合形成負(fù)極漿料，之后將負(fù)極漿料涂布在負(fù)極集流體(銅箔)上，經(jīng)干燥、軋膜、分切后制作成負(fù)極；將正極活性材料磷酸鐵鋰、正極粘合劑聚偏氟乙烯、正極導(dǎo)電劑乙炔黑按質(zhì)量比90:5:5混合形成正極材料，將正極材料與溶劑N-甲基吡咯烷酮混合形成正極漿料，之后將正極漿料涂布在正極集流體(鋁箔)上，經(jīng)干燥、軋膜、分切后制作成正極。
[0102](2)將正極、隔膜、負(fù)極按照順序疊片組裝成電芯，再用電池殼體密封電芯，隨后往設(shè)置在電池殼體上的注液口往電池殼體里注入lmol/L的電解液，電解液由LiBF4溶于碳酸二乙酯中形成，密封注液口，得到鋰離子電池。
[0103]實施例7
[0104]( I)將實施例3制備的鈦酸鋰-石墨烯復(fù)合材料、負(fù)極粘結(jié)劑丁苯橡膠和羧甲基纖維素鈉的混合物、負(fù)極導(dǎo)電劑乙炔黑按質(zhì)量比85:5:10混合形成負(fù)極材料，將負(fù)極材料與溶劑混合形成負(fù)極漿料，之后將負(fù)極漿料涂布在負(fù)極集流體(銅箔)上，經(jīng)干燥、軋膜、分切后制作成負(fù)極；將正極活性材料錳酸鋰、正極粘合劑聚偏氟乙烯、正極導(dǎo)電劑乙炔黑按質(zhì)量比80:5:15混合形成正極材料，將正極材料與溶劑N-甲基吡咯烷酮混合形成正極漿料，之后將正極漿料涂布在正極集流體(鋁箔)上，經(jīng)干燥、軋膜、分切后制作成正極。
[0105](2)將正極、隔膜、負(fù)極按照順序疊片組裝成電芯，再用電池殼體密封電芯，隨后往設(shè)置在電池殼體上的注液口往電池殼體里注入lmol/L的電解液，電解液由LiTFSI溶于碳酸丙烯酯中形成，密封注液口，得到鋰離子電池。
[0106]實施例8
[0107](I)將實施例4制備的鈦酸鋰-石墨烯復(fù)合材料、負(fù)極粘結(jié)劑丁苯橡膠和羧甲基纖維素鈉的混合物、負(fù)極導(dǎo)電劑乙炔黑按質(zhì)量比85:7:8混合形成負(fù)極材料，將負(fù)極材料與溶劑混合形成負(fù)極漿料，之后將負(fù)極漿料涂布在負(fù)極集流體(銅箔)上，經(jīng)干燥、軋膜、分切后制作成負(fù)極；將正極活性材料錳酸鋰、正極粘合劑聚偏氟乙烯、正極導(dǎo)電劑乙炔黑按質(zhì)量比85:5:10混合形成正極材料，將正極材料與溶劑N-甲基吡咯烷酮混合形成正極漿料，之后將正極漿料涂布在正極集流體(鋁箔)上，經(jīng)干燥、軋膜、分切后制作成正極。
[0108](2)將正極、隔膜、負(fù)極按照順序疊片組裝成電芯，再用電池殼體密封電芯，隨后往設(shè)置在電池殼體上的注液口往電池殼體里注入lmol/L的電解液，電解液由LiFSI溶于由碳酸乙烯酯及乙腈混合形成的混合溶劑中形成，密封注液口，得到鋰離子電池。
[0109]實施例9
[0110](I)將實施例1制備的鈦酸鋰-石墨烯復(fù)合材料、負(fù)極粘結(jié)劑丁苯橡膠和羧甲基纖維素鈉的混合物、負(fù)極導(dǎo)電劑乙炔黑按質(zhì)量比85:5:10混合形成負(fù)極材料，將負(fù)極材料與溶劑混合形成負(fù)極漿料，之后將負(fù)極漿料涂布在負(fù)極集流體(銅箔)上，經(jīng)干燥、軋膜、分切后制作成負(fù)極。
[0111](2)以鋰片作為正極，將正極、隔膜、負(fù)極按照順序疊片組裝成電芯，再用電池殼體密封電芯，隨后往設(shè)置在電池殼體上的注液口往電池殼體里注入lmol/L的電解液，電解液由LiPF6溶于碳酸二甲酯中形成，密封注液口，得到鋰離子電池。
[0112]實施例10
[0113](I)將實施例2制備的鈦酸鋰-石墨烯復(fù)合材料、負(fù)極粘結(jié)劑丁苯橡膠和羧甲基纖維素鈉的混合物、負(fù)極導(dǎo)電劑乙炔黑按質(zhì)量比85:5:10混合形成負(fù)極材料，將負(fù)極材料與溶劑混合形成負(fù)極漿料，之后將負(fù)極漿料涂布在負(fù)極集流體(銅箔)上，經(jīng)干燥、軋膜、分切后制作成負(fù)極。
[0114](2)以鋰片作為正極，將正極、隔膜、負(fù)極按照順序疊片組裝成電芯，再用電池殼體密封電芯，隨后往設(shè)置在電池殼體上的注液口往電池殼體里注入lmol/L的電解液，電解液由LiBF4溶于碳酸二乙酯中形成，密封注液口，得到鋰離子電池。
[0115]實施例11
[0116](I)將實施例3制備的鈦酸鋰-石墨烯復(fù)合材料、負(fù)極粘結(jié)劑丁苯橡膠和羧甲基纖維素鈉的混合物、負(fù)極導(dǎo)電劑乙炔黑按質(zhì)量比85:5:10混合形成負(fù)極材料，將負(fù)極材料與溶劑混合形成負(fù)極漿料，之后將負(fù)極漿料涂布在負(fù)極集流體(銅箔)上，經(jīng)干燥、軋膜、分切后制作成負(fù)極。
[0117](2)以鋰片作為正極，將正極、隔膜、負(fù)極按照順序疊片組裝成電芯，再用電池殼體密封電芯，隨后往設(shè)置在電池殼體上的注液口往電池殼體里注入lmol/L的電解液，電解液由LiTFSI溶于碳酸丙烯酯中形成，密封注液口，得到鋰離子電池。
[0118]實施例12
[0119](I)將實施例4制備的鈦酸鋰-石墨烯復(fù)合材料、負(fù)極粘結(jié)劑丁苯橡膠和羧甲基纖維素鈉的混合物、負(fù)極導(dǎo)電劑乙炔黑按質(zhì)量比85:5:10混合形成負(fù)極材料，將負(fù)極材料與溶劑混合形成負(fù)極漿料，之后將負(fù)極漿料涂布在負(fù)極集流體(銅箔)上，經(jīng)干燥、軋膜、分切后制作成負(fù)極。
[0120](2)以鋰片作為正極，將正極、隔膜、負(fù)極按照順序疊片組裝成電芯，再用電池殼體密封電芯，隨后往設(shè)置在電池殼體上的注液口往電池殼體里注入lmol/L的電解液，電解液由LiFSI溶于由碳酸乙烯酯和乙腈混合形成的混合溶劑中形成，密封注液口，得到鋰離子電池。
[0121]請參閱表1，表1所示為實施例5~12制備的鋰離子電池在0.1C電流下進(jìn)行充放電得到的儲能容量的測試數(shù)據(jù)。
[0122]表1
【權(quán)利要求】
1.一種鈦酸鋰-石墨烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 將氧化石墨加入由水和乙醇形成的混合溶劑中超聲分散，得到氧化石墨烯懸浮液；向所述氧化石墨烯懸浮液中加入鈦酸鋰，超聲分散，得到含有鈦酸鋰及氧化石墨烯的懸浮液；及 將所述含有鈦酸鋰及氧化石墨烯的懸浮液放置于壓力為50Pa~200Pa，溫度為180°C~250°C的反應(yīng)釜內(nèi)反應(yīng)3tTl0h，過濾后得到鈦酸鋰-石墨烯復(fù)合材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦酸鋰-石墨烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述混合溶劑中，所述水和所述乙醇的體積比為1: f 3:1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦酸鋰-石墨烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述氧化石墨與所述混合溶劑的固液比為(0.5mg"lmg):1ml。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦酸鋰-石墨烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述氧化石墨與所述鈦酸鋰的質(zhì)量比為1:廣1:8。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦酸鋰-石墨烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，在制備石墨烯懸浮液的步驟之前還包括:制備氧化石墨，制備氧化石墨包括以下步驟: 將石墨加入濃硫酸和濃硝酸組成的混合酸液中形成混合液，將混合液的溫度保持在-2 V ~2°C 攪拌 10mirT30min ； 向混合液中加入高錳酸鉀，繼續(xù)將混合液的溫度保持在-2V~2°C攪拌Ih ； 將混合液升溫至80°C~90°C并保溫0.5h~2h ； 向混合液中加入去離子水，繼 續(xù)在80°C~90°C保溫0.5h~2h ;及 向混合液中加入過氧化氫除去高錳酸鉀，抽濾，洗滌固體物，干燥固體物后得到氧化石m
O
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦酸鋰-石墨烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述石墨與濃硫酸及濃硝酸的固液比為Ig: (SOmfllOml):(15mf 35ml)，所述石墨與高錳酸鉀的質(zhì)量比為1:1~1:10。
7.—種鋰離子電池的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 提供正極活性材料和負(fù)極活性材料，所述負(fù)極活性材料為權(quán)利要求1至6任一項所述的鈦酸鋰-石墨烯復(fù)合材料的制備方法制備的鈦酸鋰-石墨烯復(fù)合材料； 分別將所述正極活性材料及所述負(fù)極活性材料涂敷在正極集流體及負(fù)極集流體上制備正極及負(fù)極；及 將所述正極及負(fù)極與隔膜組裝后浸泡于電解液中，得到鋰離子電池。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋰離子電池的制備方法，其特征在于，所述正極活性材料選自鈷酸鋰、磷酸鐵鋰及錳酸鋰中的至少一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋰離子電池的制備方法，其特征在于，所述正極由以下步驟制備:將所述正極活性材料與正極粘結(jié)劑、正極導(dǎo)電劑按質(zhì)量比75、0:5~10:5~15混合形成正極材料，將所述正極材料與溶劑混合配制成正極漿料，然后將所述正極漿料涂布在正極集流體上，經(jīng)干燥、軋膜、分切后制作成正極。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋰離子電池的制備方法，其特征在于，所述負(fù)極由以下步驟制備:將所述負(fù)極活性材料、負(fù)極粘結(jié)劑、負(fù)極導(dǎo)電劑按質(zhì)量比80、0:5~10:5~10混合形成負(fù)極材料，將所述負(fù)極材料與溶劑混合配制成負(fù)極漿料，然后將所述負(fù)極漿料涂布在負(fù)極集流體上，經(jīng)干燥、軋膜、分切后制作成負(fù)極 。
【文檔編號】H01M10/058GK103515587SQ201210203211
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2012年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月19日
【發(fā)明者】周明杰, 鐘輝, 王要兵 申請人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技術(shù)有限公司