專利名稱：石墨烯羥基鋰復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋰離子電池電極材料領(lǐng)域，尤其涉及一種石墨烯羥基鋰復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
隨著各種新能源的發(fā)展、便攜式電子設(shè)備的小型化發(fā)展及電動汽車對大容量高功率化學(xué)電源的廣泛需求，鋰離子電池電極材料的容量問題已越來越成為研發(fā)的重點(diǎn)。傳統(tǒng)的商品化的鋰離子電池大多采用無機(jī)正極/石墨體系，這些正極的活性材料主要是磷酸鐵鋰、錳酸鋰、鈷酸鋰、鎳酸鋰以及混合的體系。雖然這類體系的電化學(xué)性能優(yōu)異，但是由于其本身比容量較低，如磷酸鐵鋰的理論比容量只有170mAh/g，所以開發(fā)新型的其它種類的正極材料受到了人們的廣泛的重視。

發(fā)明內(nèi)容基于此，有必要提供一種比容量較高的石墨烯羥基鋰復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。

一種石墨烯羥基鋰復(fù)合材料，包括石墨烯及以共價鍵與所述石墨烯結(jié)合并分布在所述石墨烯表面的羥基鋰苯胺。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述羥基鋰苯胺為3，4，5_三羥基鋰苯胺。一種石墨烯羥基鋰復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟:將氧化石墨加入到有機(jī)溶劑中，超聲攪拌制備質(zhì)量濃度為0.5-lg/L的氧化石墨烯懸浮液，隨后往氧化石墨烯懸浮液中加入羥基苯胺的醇溶液，并在80°C下回流24小時，得到氧化石墨烯羥基苯胺；其中，所述羥基苯胺的醇溶液的質(zhì)量濃度為0.5-lg/L，氧化石墨烯與羥基苯胺的質(zhì)量比為3: 5;將所述氧化石墨烯羥基苯胺與鋰鹽在水中充分反應(yīng)后，得到氧化石墨烯羥基鋰復(fù)合材料；還原氧化石墨烯羥基鋰復(fù)合材料，得到所述石墨烯羥基鋰復(fù)合材料。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述有機(jī)溶劑為N，N- 二甲基甲酰胺；所述羥基苯胺的醇溶液中，溶劑為乙醇、甲醇或丙醇。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述羥基苯胺為3，4，5_三羥基苯胺。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，還原所述氧化石墨烯羥基鋰復(fù)合材料的過程包括如下步驟:將所述氧化石墨烯羥基鋰復(fù)合材料與水合肼、硼氫化鈉或?qū)Ρ蕉釉?0°C下回流5 24小時，將氧化石墨烯還原為石墨烯，得到石墨烯羥基鋰。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述鋰鹽選自氫氧化鋰，碳酸鋰或醋酸鋰。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述氧化石墨是采用如下步驟制得:將石墨粉體、過硫酸鉀和五氧化二磷加入至80°c的濃硫酸中，攪拌均勻，冷卻6小時以上，抽濾，洗滌至中性，干燥，得到混合樣品；再將所述混合樣品加入至0°C的濃硫酸中，再加入高錳酸鉀，體系的溫度保持在20°C以下，然后在35°C的油浴中保持30分鐘后，緩慢加入去離子水，15分鐘后，再加入含雙氧水的去離子水，直至溶液的顏色變?yōu)榱咙S色，趁熱抽濾，再用濃度為10%的鹽酸進(jìn)行洗滌，抽濾，60°C真空干燥即得到氧化石墨。上述石墨烯羥基鋰復(fù)合材料中含有豐富的羥基鋰，能夠顯著提高電極材料的比容量，材料的比容量可以達(dá)到390mAh/g，相對于鈷酸鋰?yán)碚撊萘?74mAh/g、實(shí)際發(fā)揮出的140mAh/g,猛酸鋰的理論容量148mAh/g以及磷酸鐵鋰?yán)碚撊萘?70mAh/g,該石墨烯輕基鋰復(fù)合材料具有高容量的特點(diǎn)。并且制備過程簡單，原料易得，可以廣泛推廣應(yīng)用。一種鋰離子電池，包括電解液、正極片、負(fù)極片、置于正極片與負(fù)極片之間的隔膜，所述正極片包括集流體及涂覆于所述集流體表面的粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑和正極活性材料，所述正極活性材料為石墨烯羥基鋰復(fù)合材料，包括石墨烯及以共價鍵與所述石墨烯結(jié)合并分布在所述石墨烯表面的羥基鋰苯胺。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述羥基鋰苯胺為3，4，5-三羥基鋰苯胺；所述集流體為石墨烯紙，所述石墨烯紙的厚度為4 20 μ m，電導(dǎo)率為IO3 8X 104S/m。上述鋰離子電池的正極活性材料中將鋰存儲于材料的表面，鋰離子不需要經(jīng)過在材料體相的擴(kuò)散過程，較之傳統(tǒng)的磷酸鐵鋰、鈷酸鋰等鋰離子存儲在正極材料的體相中，顯著縮短了充放電時間。該鋰離子電池采用石墨烯的衍生物作為正極活性材料，區(qū)別于傳統(tǒng)的鋰離子正極材料磷酸鐵鋰、鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳三元材料等無機(jī)化合物，具有儲能高、導(dǎo)電好的優(yōu)點(diǎn)，整個石墨烯網(wǎng)絡(luò)形成大的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，有利于電子的快速傳導(dǎo)。此外，該鋰離子電池采用石墨烯紙作為集流體，除具有較高的導(dǎo)電率外，相對于銅箔、鋁箔集流體能很好的減輕單體電池的質(zhì)量，使能量密度大幅提高。
圖1為一實(shí)施方式的石墨烯羥基鋰復(fù)合材料的制備流程圖；圖2為一實(shí)施方式的鋰離子電池制備方法流程圖；圖3為實(shí)施例1得到的石墨烯羥基鋰復(fù)合材料的SEM電鏡圖片。
具體實(shí)施方式下面主要結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對石墨烯羥基鋰復(fù)合材料及其制備方法作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。一種實(shí)施方式的石墨烯羥基鋰復(fù)合材料，包括石墨烯及羥基鋰苯胺，羥基鋰苯胺以共價鍵與石墨烯結(jié)合并分布在石墨烯表面。其中，羥基鋰苯胺含有1-3個羥基鋰基團(tuán)，如3，4，5-三羥基鋰苯胺。此外，本發(fā)明還提供了一種石墨烯羥基鋰復(fù)合材料的制備方法，如圖1所示，包括如下步驟:步驟SllO:制備氧化石墨烯羥基苯胺:分別制備氧化石墨烯懸浮液和羥基苯胺的醇溶液，并將二者按照氧化石墨烯:羥基苯胺=3: 5的質(zhì)量比混合，在80°C回流24小時得到氧化石墨烯羥基苯胺。羥基苯胺中的胺基與氧化石墨烯中的環(huán)氧結(jié)構(gòu)中碳原子反應(yīng)形成鄰羥基苯胺，將羥基苯胺通過共價鍵連在氧化石墨烯上。其中，氧化石墨懸浮液是將氧化石墨溶于有機(jī)溶劑中超聲分散得到。優(yōu)選的，氧化石墨懸浮液選用質(zhì)量濃度為0.5-lg/L的氧化石墨N，N- 二甲基甲酰胺溶液。進(jìn)一步，氧化石墨可以采用如下步驟制備得到:將石墨粉體、過硫酸鉀 和五氧化二磷加入至80°C的濃硫酸中，攪拌均勻，冷卻6小時以上，抽濾，洗滌至中性，干燥，得到混合樣品；再將所述混合樣品加入至o°c的濃硫酸中，再加入高錳酸鉀，體系的溫度保持在20°C以下，然后在35°C的油浴中保持30分鐘后，緩慢加入去離子水，15分鐘后，再加入含雙氧水的去離子水，直至溶液的顏色變?yōu)榱咙S色，趁熱抽濾，再用濃度為10%的鹽酸進(jìn)行洗滌，抽濾，60°C真空干燥即得到氧化石墨。其中，石墨粉體優(yōu)選純度不低于99.5%的天然鱗片石墨。羥基苯胺的醇溶液優(yōu)選濃度為0.5-lg/L的羥基苯胺乙醇溶液。其中，羥基苯胺可以為含1-3個羥基的苯胺。進(jìn)一步，羥基苯胺選用3，4，5-三羥基苯胺。此外，醇溶液中醇溶劑還可以為甲醇、丙醇等。步驟S120:制備氧化石墨烯羥基鋰復(fù)合材料:將所述氧化石墨烯羥基苯胺與鋰鹽在水中充分反應(yīng)生成羥基鋰化合物干燥后得到氧化石墨烯羥基鋰復(fù)合材料。其中，鋰鹽可以為氫氧化鋰、碳酸鋰、醋酸鋰等含鋰弱堿性化合物。步驟S130:還原氧化石墨烯羥基鋰復(fù)合材料得到石墨烯羥基鋰復(fù)合材料:將氧化石墨烯羥基鋰復(fù)合材料與水合肼、硼氫化鈉或?qū)Ρ蕉拥冗€原劑在80°C下回流5-24小時，將氧化石墨烯還原為石墨烯，得到石墨烯羥基鋰復(fù)合材料。該石墨烯羥基鋰復(fù)合材料中含有豐富的羥基鋰，能夠顯著提高電極材料的比容量，材料的比容量可以達(dá)到390mAh/g，相對于鈷酸鋰?yán)碚撊萘?74mAh/g、實(shí)際發(fā)揮出140mAh/g,猛酸鋰的理論容量148mAh/g以及磷酸鐵鋰?yán)碚撊萘?70mAh/g,該石墨烯輕基鋰復(fù)合材料具有高容量的特點(diǎn)。并且制備過程簡單，原料易得，可以廣泛推廣應(yīng)用。一實(shí)施方式的鋰離子電池，包括電解液、正極片、負(fù)極片、置于正極片與負(fù)極片之間的隔膜。正極片、負(fù)極片及隔膜可以采用疊片方式組裝。其中，正極片包括集流體及位于集流體表面的粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑和正極活性材料。負(fù)極片包括集流體及位于集流體表面的粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑和負(fù)極活性材料。本實(shí)施方式的正極活性材料采用上述石墨烯羥基鋰復(fù)合材料，其包括石墨烯及羥基鋰苯胺，羥基鋰苯胺以共價鍵與石墨烯結(jié)合并分布在石墨烯表面。負(fù)極活性材料可以為石墨、硅碳負(fù)極、石墨烯、軟炭或硬炭等。集流體優(yōu)選具有較高導(dǎo)電率的石墨烯紙。石墨烯紙的厚度為4-20 μ m，電導(dǎo)率為103-8X 104S/m。粘結(jié)劑優(yōu)選聚偏氟乙烯(PVDF)，導(dǎo)電劑為導(dǎo)電炭黑，如導(dǎo)電碳黑super P等。正極片中，正極活性材料、粘結(jié)劑及導(dǎo)電劑的質(zhì)量比優(yōu)選為85: 5: 10。負(fù)極片中負(fù)極活性材料、粘結(jié)劑及導(dǎo)電劑的質(zhì)量比優(yōu)選為85: 5: 10。鋰離子電池的電解液優(yōu)選為LiPF6、LiBF4、LiTFSI (LiN(SO2CF3)2)、LiFSI(LiN(SO2F)2)或 LiClO4 等。該鋰離子電池的正極活性材料中將鋰存儲于材料的表面，鋰離子不需要在經(jīng)過在材料體相的擴(kuò)散過程，較之傳統(tǒng)的磷酸鐵鋰、鈷酸鋰等鋰離子存儲在正極材料的體相中，顯著縮短了充放電時間。該鋰離子電池采用石墨烯的衍生物作為正極活性材料，區(qū)別于傳統(tǒng)的鋰離子正極材料磷酸鐵鋰、鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳三元材料等無機(jī)化合物，具有儲能高、導(dǎo)電好的優(yōu)點(diǎn)，整個石墨烯網(wǎng)絡(luò)形成大的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，有利于電子的快速傳導(dǎo)。該鋰離子電池采用石墨烯紙作為集流體除了具有高的導(dǎo)電率外，相對于銅箔、鋁箔集流體能很好的減輕單體電池的質(zhì)量，使能量密度大幅提高。此外，本發(fā)明還提供了一種鋰離子電池的制備方法，如圖2所示，包括如下步驟:步驟S210，制備正極活性材料:分別制備氧化石墨烯懸浮液和羥基苯胺的醇溶液，并將二者按照氧化石墨烯:羥基苯胺=3: 5的質(zhì)量比混合，在80°C回流24小時得到氧化石墨烯輕基苯胺；將所述氧化石墨烯羥基苯胺與鋰鹽在水中充分反應(yīng)生成羥基鋰化合物，干燥后得到氧化石墨烯羥基鋰復(fù)合材料；還原氧化石墨烯羥基鋰復(fù)合材料得到石墨烯羥基鋰復(fù)合材料作為正極活性材料。其中，氧化石墨烯懸浮液是將氧化石墨溶于溶劑中超聲分散得到。優(yōu)選的，氧化石墨烯懸浮液選用0.5-lg/L的氧化石墨烯N，N- 二甲基甲酰胺(DMF)溶液。羥基苯胺的醇溶液優(yōu)選濃度為0.5-lg/L的羥基苯胺乙醇溶液。其中，羥基苯胺可以為含1-3個羥基的苯胺，優(yōu)選3，4，5-三羥基苯胺。此外，醇溶液溶劑還可以為甲醇、丙醇
坐寸ο鋰鹽可以為氫氧化鋰、碳酸鋰、醋酸鋰等含鋰弱堿性化合物。步驟S220，制備正極和負(fù)極:將正極活性材料與粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑按質(zhì)量比85: 5: 10做成漿料涂布在集流體上作為正極；將負(fù)極活性物質(zhì)與粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑按質(zhì)量比85: 5: 10做成漿料涂布在集流體上作為負(fù)極。步驟S230，制備正極片和負(fù)極片:將正極與負(fù)極經(jīng)過干燥、軋膜、分切制成鋰離子電池的正極片與負(fù)極片。步驟S240，制備鋰離子電池:將正極片、負(fù)極片配合隔膜和電解液封裝得到鋰離子電池。如，可以將正極片、負(fù)極片與隔膜通過疊片方式組裝，注入電解液，封口后得到鋰離子電池。以下為具體實(shí)施例部分:實(shí)施例1石墨烯羥基鋰復(fù)合材料石墨一氧化石墨一氧化石墨烯羥基苯胺一氧化石墨烯羥基鋰復(fù)合材料一石墨烯羥基鋰復(fù)合材料(I)石墨:純度99.5%的天然鱗片石墨。(2)氧化石墨:將20g天然鱗片石墨粉末、IOg過硫酸鉀和IOg五氧化二磷加入80°C的濃硫酸中，攪拌均勻，冷卻6小時以上，抽濾，洗滌至中性，干燥，得混合樣品；將干燥后的混合樣品加入至0°C、230mL的濃硫酸中，再加入60g高錳酸鉀，體系的溫度保持在20°C以下，然后在35°C的油浴中保持30分鐘后，緩慢加入920mL去離子水；15分鐘后，再向體系中加入2.8L去離子水，直至混合物顏色變?yōu)榱咙S色，趁熱抽濾，再用5L濃度為10%的鹽酸進(jìn)行洗滌，抽濾，在60°C真空干燥48小時即得到氧化石墨，其中，上述2.8L去離子水中含有50mL濃度為30%的雙氧水。(3)氧化石墨烯羥基苯胺:將氧化石墨溶于DMF溶液中，超聲分散制備濃度為Ig/L的氧化石墨烯懸浮液；將3，4，5_三羥基苯胺溶于乙醇中，制備濃度為lg/L的3，4，5_三輕基苯胺溶液；取30mL的氧化石墨烯懸浮液加入到三口瓶中，劇烈攪拌下加入50mL 3,4,5-三羥基苯胺溶液，80°C下回流24小時，得到氧化石墨烯衍生物，干燥，得到氧化石墨烯衍生物粉末。(4)氧化石墨烯羥基鋰復(fù)合材料:將步驟(3)得到的氧化石墨烯衍生物粉末超聲分散到水中與過量的碳酸鋰混合，室溫攪拌24小時至充分反應(yīng)完全，靜置除去過量的碳酸鋰沉淀，加入一定量的稀鹽酸，真空120°C干燥24小時除去水份，得到氧化石墨衍生物鋰鹽。(5)石墨烯羥基鋰復(fù)合材料:將步驟(4)得到的氧化石墨烯衍生物的鋰鹽與水合肼在80°C下回流5小時，得到所述石墨烯羥基鋰復(fù)合材料，如圖3所示。結(jié)合圖3，本實(shí)施例制得的石墨烯羥基鋰復(fù)合材料的SEM照片，說明得到的復(fù)合材料還是保持石墨烯片層結(jié)構(gòu)，這樣在進(jìn)行充放電時，有利于鋰離子快速的在片層中穿梭，同時石墨烯的片層結(jié)構(gòu)能夠起到導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的作用。實(shí)施例2石墨烯羥基鋰復(fù)合材料(I)氧化石墨:同實(shí)施例1。(2)氧化石墨烯羥基苯胺:將氧化石墨溶于DMF溶液中，超聲分散制備濃度為
0.5g/L的氧化石墨烯懸浮液；將3,4,5-三輕基苯胺溶于甲醇中，制備濃度為0.5g/L的3,
4,5-三輕基苯胺溶液；取30mL的氧化石墨烯懸浮液加入到三口瓶中，劇烈攪拌下加入50mL
3.4.5-三羥基苯胺溶液，80°C下回流24小時，得到氧化石墨烯衍生物，干燥，得到氧化石墨烯衍生物粉末。(3)氧化石墨烯羥基鋰復(fù)合材料:將步驟(3)得到的氧化石墨烯衍生物粉末超聲分散到水中與過量的氫氧化鋰混合，室溫攪拌24小時至充分反應(yīng)完全，靜置除去過量的氫氧化鋰沉淀，加入一定量的稀鹽酸，真空120°C干燥24小時除去水份，得到氧化石墨衍生物鋰鹽。(4)石墨烯羥基鋰復(fù)合材料:將步驟(4)得到的氧化石墨烯衍生物的鋰鹽與對苯二酚在80°C下回流24小時，得到所述石墨烯羥基鋰復(fù)合材料。實(shí)施例3石墨烯羥基鋰復(fù)合材料(I)氧化石墨:同實(shí)施例1。(2)氧化石墨烯羥基苯胺:將氧化石墨溶于DMF溶液中，超聲分散制備濃度為
0.7g/L的氧化石墨烯懸浮液；將3，4，5-三羥基苯胺溶于丙醇中，制備濃度為0.7g/L的3，
4,5-三輕基苯胺溶液；取30mL的氧化石墨烯懸浮液加入到三口瓶中，劇烈攪拌下加入50mL
3.4.5-三羥基苯胺溶液，80°C下回流24小時，得到氧化石墨烯衍生物，干燥，得到氧化石墨烯衍生物粉末。(3)氧化石墨烯羥基鋰復(fù)合材料:將步驟(3)得到的氧化石墨烯衍生物粉末超聲分散到水中與過量的醋酸鋰混合，室溫攪拌24小時至充分反應(yīng)完全，靜置除去過量的醋酸鋰沉淀，加入一定量的稀鹽酸，真空120°C干燥24小時除去水份，得到氧化石墨衍生物鋰鹽。(4)石墨烯羥基鋰復(fù)合材料:將步驟(4)得到的氧化石墨烯衍生物的鋰鹽與硼氫化鈉在80°C下回流16小時，得到所述石墨烯羥基鋰復(fù)合材料。實(shí)施例4:鋰離子電池的制備正極活性材料采用實(shí)施例1制備的石墨烯羥基鋰復(fù)合材料，將正極活性材料與PVDF、導(dǎo)電炭黑Super P按質(zhì)量比85: 5: 10做成漿料涂布在石墨烯紙上作為正極；負(fù)極活性物質(zhì)采用石墨，與PVDF、導(dǎo)電炭黑Super P按質(zhì)量比85: 5: 10做成漿料涂布在石墨烯紙上作為負(fù)極；將正極和負(fù)極分別經(jīng)過干燥、軋膜、分切制作成鋰離子電池正極片與負(fù)極片；正極片、負(fù)極片與隔膜通過疊片的方式組裝，注入lmol/L的LiPF6電解液，封口后得到鋰離子電池。實(shí)施例5:鋰離子電池的制備正極活性材料采用實(shí)施例1制備的石墨烯羥基鋰復(fù)合材料，將正極活性材料與PVDF、導(dǎo)電炭黑Super P按質(zhì)量比85: 5: 10做成漿料涂布在石墨烯紙上作為正極；負(fù)極活性物質(zhì)采用硅碳負(fù)極，與PVDF、導(dǎo)電炭黑Super P按質(zhì)量比85: 5: 10做成漿料涂布在石墨烯紙上作為負(fù)極；將正極和負(fù)極分別經(jīng)過干燥、軋膜、分切制作成鋰離子電池正極片與負(fù)極片；正極片、負(fù)極片與隔膜通過疊片的方式組裝，注入lmol/L的LiBF4電解液，封口后得到鋰離子電池。實(shí)施例6:鋰離子電池的制備正極活性材料采用實(shí)施例1制備的石墨烯羥基鋰復(fù)合材料，將正極活性材料與PVDF、導(dǎo)電炭黑Super P按質(zhì)量比85: 5: 10做成漿料涂布在石墨烯紙上作為正極；負(fù)極活性物質(zhì)采用軟炭，與PVDF、導(dǎo)電炭黑Super P按質(zhì)量比85: 5: 10做成漿料涂布在石墨烯紙上作為負(fù)極；將正極和負(fù)極分別經(jīng)過干燥、軋膜、分切制作成鋰離子電池正極片與負(fù)極片；正極片、負(fù)極片與隔膜通過疊片的方式組裝，注入lmol/L的LiTFSI電解液，封口后得到鋰離子電池。

實(shí)施例7:鋰離子電池的制備正極活性材料采用實(shí)施例1制備的石墨烯羥基鋰復(fù)合材料，將正極活性材料與PVDF、導(dǎo)電炭黑Super P按質(zhì)量比85: 5: 10做成漿料涂布在石墨烯紙上作為正極；負(fù)極活性物質(zhì)采用石墨烯，與PVDF、導(dǎo)電炭黑Super P按質(zhì)量比85: 5: 10做成漿料涂布在石墨烯紙上作為負(fù)極；將正極和負(fù)極分別經(jīng)過干燥、軋膜、分切制作成鋰離子電池正極片與負(fù)極片；正極片、負(fù)極片與隔膜通過疊片的方式組裝，注入lmol/L的LiFSI電解液，封口后得到鋰離子電池。實(shí)施例8:鋰離子電池的制備正極活性材料采用實(shí)施例1制備的石墨烯羥基鋰復(fù)合材料，將正極活性材料與PVDF、導(dǎo)電炭黑Super P按質(zhì)量比85: 5: 10做成漿料涂布在石墨烯紙上作為正極；負(fù)極活性物質(zhì)采用硬炭，與PVDF、導(dǎo)電炭黑Super P按質(zhì)量比85: 5: 10做成漿料涂布在石墨烯紙上作為負(fù)極；將正極和負(fù)極分別經(jīng)過干燥、軋膜、分切制作成鋰離子電池正極片與負(fù)極片；正極片、負(fù)極片與隔膜通過疊片的方式組裝，注入lmol/L的LiClO4電解液，封口后得到鋰離子電池。表1為以上各實(shí)施例制備出的石墨烯羥基鋰復(fù)合材料進(jìn)行元素分析得到的結(jié)果。表權(quán)利要求
1.一種石墨烯羥基鋰復(fù)合材料，其特征在于，包括石墨烯及以共價鍵與所述石墨烯結(jié)合并分布在所述石墨烯表面的羥基鋰苯胺。
2.如權(quán)利要求1所述的石墨烯羥基鋰復(fù)合材料，其特征在于，所述羥基鋰苯胺為3，4，5-三羥基鋰苯胺。
3.—種石墨烯羥基鋰復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 將氧化石墨加入到有機(jī)溶劑中，超聲攪拌制備質(zhì)量濃度為0.5-lg/L的氧化石墨烯懸浮液，隨后往氧化石墨烯懸浮液中加入羥基苯胺的醇溶液，并在80°C下回流24小時，得到氧化石墨烯羥基苯胺；其中，所述羥基苯胺的醇溶液的質(zhì)量濃度為0.5-lg/L，氧化石墨烯與羥基苯胺的質(zhì)量比為3:5; 將所述氧化石墨烯羥基苯胺與鋰鹽在水中充分反應(yīng)后，得到氧化石墨烯羥基鋰復(fù)合材料； 還原氧化石墨烯羥基鋰復(fù)合材料，得到所述石墨烯羥基鋰復(fù)合材料。
4.如權(quán)利要求3所述的石墨烯羥基鋰復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述有機(jī)溶齊IJ為N, N- 二甲基甲酰胺；所述羥基苯胺的醇溶液中，溶劑為乙醇、甲醇或丙醇。
5.如權(quán)利要求3所述的石墨烯羥基鋰復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述羥基苯胺為3，4，5-三羥基苯胺。
6.如權(quán)利要求3所述的石墨烯羥基鋰復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，還原所述氧化石墨烯羥基鋰復(fù)合材料的過程包括如下步驟:將所述氧化石墨烯羥基鋰復(fù)合材料與水合肼、硼氫化鈉或?qū)Ρ蕉釉?0°C下回流5 24小時，將氧化石墨烯還原為石墨烯，得到石墨烯羥基鋰。
7.如權(quán)利要求3所述的石墨烯羥基鋰復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述鋰鹽選自氫氧化鋰，碳酸鋰或醋酸鋰。
8.如權(quán)利要求3至7任一項(xiàng)所述的石墨烯羥基鋰復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述氧化石墨是采用如下步驟制得: 將石墨粉體、過硫酸鉀和五氧化二磷加入至80°C的濃硫酸中，攪拌均勻，冷卻6小時以上，抽濾，洗滌至中性，干燥，得到混合樣品；再將所述混合樣品加入至0°C的濃硫酸中，再加入高錳酸鉀，體系的溫度保持在20°C以下，然后在35°C的油浴中保持30分鐘后，緩慢加入去離子水，15分鐘后，再加入含雙氧水的去離子水，直至溶液的顏色變?yōu)榱咙S色，趁熱抽濾，再用濃度為10%的鹽酸進(jìn)行洗滌，抽濾，60°C真空干燥即得到氧化石墨。
9.一種鋰離子電池，包括電解液、正極片、負(fù)極片、置于正極片與負(fù)極片之間的隔膜，所述正極片包括集流體及涂覆于所述集流體表面的粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑和正極活性材料，其特征在于，所述正極活性材料為石墨烯羥基鋰復(fù)合材料，包括石墨烯及以共價鍵與所述石墨烯結(jié)合并分布在所述石墨烯表面的羥基鋰苯胺。
10.如權(quán)利要求9所述的鋰離子電池，其特征在于，所述羥基鋰苯胺為3，4，5-三羥基鋰苯胺； 所述集流體為石墨烯紙，所述石墨烯紙的厚度為4 20 μ m，電導(dǎo)率為IO3 8X IO4S/m0
全文摘要
本發(fā)明涉及一種石墨烯羥基鋰復(fù)合材料，包括石墨烯及羥基鋰苯胺，所述羥基鋰苯胺以共價鍵與所述石墨烯結(jié)合并分布在所述石墨烯表面。該石墨烯羥基鋰復(fù)合材料中含有豐富的羥基鋰，能夠顯著提高電極材料的比容量。此外，本發(fā)明還涉及一種石墨烯羥基鋰復(fù)合材料的制備方法及其應(yīng)用。
文檔編號H01M4/66GK103165894SQ20111042117
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月15日
發(fā)明者周明杰, 鐘玲瓏, 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