一种石墨烯/粘土纳米复合电极材料及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113224275A(43)申请公布日2021.08.06(21)申请号202110423093.9B82Y30/00(2011.01)(22)申请日2021.04.20B82Y40/00(2011.01)(71)申请人阳原县仁恒精细粘土有限责任公司地址075826河北省张家口市阳原县浮图讲乡(72)发明人俞铁明张怀滨张蕾杨阳(74)专利代理机构浙江千克知识产权代理有限公司33246代理人黎双华(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/485(2010.01)H01M4/525(2010.01)H01M4/62(2006.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种石墨烯/粘土纳米复合电极材料及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种石墨烯/粘土纳米复合电极材料制备方法，主要包括如下步骤：将焦糖、层状粘土和水混合并搅拌制得前驱物；将前驱物放入管式炉中，在惰性气体氛围中按照一定的升温速率加热至800‑1000℃，保持3‑5小时；混合物取出磨粉，即可获得石墨烯复合纳米电极材料。本发明的石墨烯/粘土纳米复合电极材料综合了石墨烯材料优良的导电性能和绿脱石良好的化学性能稳定性，形成了ABAB型堆叠层状结构，极大的提高了充放电过程中，锂离子在正负极材料之间的穿梭能力和穿梭效率，具备优良的充放电性能和高循环次数。同时，该电极材料制备工艺简单，易于工业化。CN113224275ACN113224275A权利要求书1/1页1.一种石墨烯/粘土纳米复合电极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)按照m焦糖∶m层状粘土∶m水＝1∶2～3∶5～8的比例将焦糖、层状粘土和水混合并搅拌2‑5小时，制得前驱物；(2)将步骤(1)获得的前驱物放入管式炉中，在惰性气体氛围中按照5‑10℃/分钟的升温速率加热至800‑1000℃，保持3‑5小时；(3)将步骤(2)获得的混合物取出磨粉，即可获得石墨烯复合纳米电极材料。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中的层状粘土为绿脱石粉体，粒度为200‑400目。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中的水为去离子水。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中惰性气体为氮气。5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中将混合物磨成目数为200‑400目的粉末。6.由权利要求1～5任一所述制备方法制备得到的石墨烯/粘土纳米复合电极材料，其特征在于，所述石墨烯/粘土纳米复合电极材料的结构为锂离子掺杂的ABAB型堆叠层状材料。7.根据权利要求6所述的石墨烯/粘土纳米复合电极材料，其特征在于，锂离子掺杂区域为石墨烯所在的层间域区域。2CN113224275A说明书1/3页一种石墨烯/粘土纳米复合电极材料及其制备方法技术领域[0001]本发明属于电极材料技术领域，涉及一种粘土石墨烯/粘土纳米复合材料及其制备方法。背景技术[0002]锂离子电池以其比能量高、功率密度高、循环寿命长、自放电小、性能价格比高等优点已经成为当今便携式电子产品的可再充式电源的主要选择对象。与此同时，为缓解环境压力.世界各国竞相开发电池和机械动力并用的混合电动汽车(HEV)。在锂离子电池的发展过程中，正极材料可能会成为制约其大规模推广应用的瓶颈，所以开发性能优越、价格便宜的正极材料是锂离子电池商业化进程中的关键性因素。[0003]锂离子电池的正极是含金属锂的化合物，一般为锂铁磷酸盐(如磷酸铁锂LiFePO4、磷酸钴锂LiCoO2等)，负极是石墨或炭(一般多用石墨)，正负极之间使用有机溶剂作为电解质。在对电池进行充电时，正极上分解生成锂离子，锂离子通过电解质进入电池负极，嵌入负极碳层的微孔中。在电池的使用过程中(相当于放电)，嵌在负极微孔中的锂离子又运动回正极。回到正极的锂离子越多，放电容量就越高，我们平时所指的电池容量就是放电容量。这样，在电池充放电过程中，锂离子不断地在正负极之间来回奔跑，所以锂离子电池也被称为摇椅式电池。电化学反应方程式如下：[0004]3+正极：Li0.33Fe()〔(Al，Si)24O10〕(OH)2·nH2O<＝>[0005]2++‑Li0.33‑xFe()〔(Al，Si)24O10〕(OH)2·nH2O+xLi+xe[0006]‑负极：xLi+xe+6C<＝>LixC6[0007]3+总反应：Li0.33Fe()〔(Al，Si)24O10〕(OH)2·nH2O+6xC<＝>Li0.33·FePO4+LixC6[0008]石墨烯是只有一层碳原子厚度的二维晶体。石墨烯本不具备储电的能力，是一种导电性能优越的新型纳米材料。