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一種鋰離子電池負(fù)極材料及其制備方法與流程

文檔序號(hào):12726355閱讀:來源:國知局

技術(shù)特征:

1.一種鋰離子電池負(fù)極材料,其特征在于:所述負(fù)極材料包括二氧化鈦納米顆粒和多孔片狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)的碳骨架,所述納米二氧化鈦顆粒均勻地分散在碳材料片層上及孔徑之中。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池負(fù)極材料,其特征在于:所述納米二氧化鈦顆粒的粒徑為5nm~50nm,所述碳骨架的孔徑大小為50nm~100nm,片層厚度為0.5~2μm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池負(fù)極材料,其特征在于:所述碳骨架含有摻雜原子,所述摻雜原子選自氮、硫、磷中的至少一種。

4.一種鋰離子電池負(fù)極材料的制備方法,其特征在于包括下述步驟:

步驟一

以氧化石墨烯作為第一碳源,以A作為第二碳源、以B作為摻雜源;將氧化石墨烯、A、B加入溶劑中混合均勻后,在均質(zhì)狀態(tài)下于160~200℃進(jìn)行反應(yīng),得到有元素?fù)诫s的交聯(lián)態(tài)碳材料;所述A為可溶性糖類或可溶性樹脂類;所述B中含有摻雜元素,所述摻雜元素選自除碳、氫、氧外的任意一種元素;

步驟二

按質(zhì)量比,堿性化合物/有元素?fù)诫s的交聯(lián)態(tài)碳材料大于等于3的比例配取堿性化合物和步驟一所得的有元素?fù)诫s的交聯(lián)態(tài)碳材料;將二者混合均勻后,在保護(hù)氣氛下,進(jìn)行高溫?zé)崽幚恚纬啥嗫灼瑺罱宦?lián)結(jié)構(gòu)的碳骨架;所述高溫?zé)崽幚頃r(shí),控制溫度大于等于500℃;

步驟三

按質(zhì)量比,含鈦有機(jī)物/多孔片狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)的碳骨架大于等于4的比例,配取步驟二所得多孔片狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)的碳骨架和含鈦有機(jī)物;先將配取的多孔片狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)的碳骨架均勻分散于溶劑C中,得到混合物D,然后將配取的含鈦有機(jī)物加入到混合物D中,在攪拌條件下于60℃以下反應(yīng),得到含二氧化鈦前驅(qū)體的碳骨架;

步驟四

在保護(hù)氣氛下,對(duì)步驟三所得含二氧化鈦前驅(qū)體的碳骨架進(jìn)行熱處理;得到所述鋰離子電池負(fù)極材料;進(jìn)行熱處理時(shí),控制溫度大于等于600℃。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種鋰離子電池負(fù)極材料的制備方法,其特征在于:步驟一中;

所述第一碳源為氧化石墨烯溶液或氧化石墨烯分散液;

所述A選自蔗糖、葡萄糖、果糖、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、多巴胺中的至少一種;

所述B選自尿素、硫脲、三聚氰胺、植酸、乙二胺、三乙醇胺中的至少一種。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種鋰離子電池負(fù)極材料的制備方法,其特征在于:步驟一中;

所述氧化石墨烯溶液或氧化石墨烯分散液中,氧化石墨烯的濃度為1~5g/L;

所述氧化石墨烯溶液或氧化石墨烯分散液中,氧化石墨烯的片層大小為500nm~5μm,所述氧化石墨烯的含氧量為40~60wt%。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種鋰離子電池負(fù)極材料的制備方法,其特征在于:

步驟一中;按質(zhì)量比,第一碳源:第二碳源:摻雜源=1:15:1~1:25:3配取氧化石墨烯、A、B加入溶劑中,攪拌2~6h,得到混合均勻的液體E,液體E在160~200℃進(jìn)行反應(yīng)10~16h,得到有元素?fù)诫s的交聯(lián)態(tài)碳材料;所述攪拌包括機(jī)械攪拌、磁力攪拌中的至少一種,攪拌時(shí)控制轉(zhuǎn)速為500~1000rmin-1;所述溶劑選自去離子水、無水乙醇、甲醇、丙醇中的至少一種。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種鋰離子電池負(fù)極材料的制備方法,其特征在于:步驟二中,按質(zhì)量比,堿性化合物/有元素?fù)诫s的交聯(lián)態(tài)碳材料=3~6的比例配取堿性化合物和步驟一所得的有元素?fù)诫s的交聯(lián)態(tài)碳材料;將二者混合均勻后,在保護(hù)氣氛下,進(jìn)行高溫?zé)崽幚恚纬啥嗫灼瑺罱宦?lián)結(jié)構(gòu)的碳骨架;

所述堿性化合物選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀中的至少一種;

高溫?zé)崽幚頃r(shí),控制溫度為500~800℃、時(shí)間為1~3h。

9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種鋰離子電池負(fù)極材料的制備方法,其特征在于:步驟三中,按質(zhì)量比,含鈦有機(jī)物/多孔片狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)的碳骨架=4~8的比例,配取步驟二所得多孔片狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)的碳骨架和含鈦有機(jī)物;先在超聲條件下將配取的多孔片狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)的碳骨架均勻分散于溶劑C中,得到混合物D;停止超聲,然后在攪拌條件下,將配取的含鈦有機(jī)物加入到混合物D中反應(yīng)18~24h;反應(yīng)時(shí),控制體系的溫度為45~60℃;所述超聲的頻率為40kHz-80kHz、時(shí)間為1-4h;所述攪拌的轉(zhuǎn)速為500~1000轉(zhuǎn)/min;

所述溶劑C選自無水乙醇、異丙醇、甲醇中的至少一種;

所述混合物D中,多孔片狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)的碳骨架材料的濃度為0.2~0.4g/L;

所述含鈦有機(jī)物選自鈦酸四乙酯、鈦酸四丙酯、鈦酸四丁酯中的至少一種。

10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種鋰離子電池負(fù)極材料的制備方法,其特征在于:步驟四中,熱處理溫度為600~800℃,處理時(shí)間為2~4h。

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