(19)中华人民共和国国家知识产权局
| (12)发明专利说明书 | |
| (10)申请公布号 CN 103165892 A (43)申请公布日 2013.06.19 |
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(21)申请号 CN201110421392.5
(22)申请日 2011.12.15
(71)申请人 海洋王照明科技股份有限公司;深圳市海洋王照明技术有限公司
地址 518100 广东省深圳市南山区南海大道海王大厦A座22层
(72)发明人 周明杰 王要兵
(74)专利代理机构 广州华进联合专利商标代理有限公司
代理人 何平
(51)Int.CI
H01M4/587
H01M10/0525
(54)发明名称
(57)摘要
本发明涉及一种石墨烯衍生物锂盐复合材料及其制备方法和应用。该复合材料为含锂的氧化石墨烯，其中，锂与氧化石墨烯中的氧结合形成氧化石墨烯锂，且在该复合材料中，氧含量为23.4～24.3wt％、锂含量为6.8～7.3wt％。该复合材料含有丰富的氧化石墨烯锂，能够提高其作为电极材料的容量，复合材料的容量达到283mAh/g，相对于钴酸锂理论容量274mAh/g、实际发挥出的140mAh/g，锰酸锂的理论容量148mAh/g，磷酸铁锂理论容量170mAh/g，该复合材料具有高容量的特点，可以广泛应用在锂离子电池电极材料领域。 | |
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法律状态
权 利 要 求 说 明 书
1.一种石墨烯衍生物锂盐复合材料，其特征在于，所述复合材料为含锂的 氧化石墨烯，其中，锂与氧化石墨烯中的氧结合形成氧化石墨烯锂，所述复合 材料中，氧含量为23.4～24.3wt％、锂含量为6.8～7.3wt％。
2.一种石墨烯衍生物锂盐复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步 骤：
对氧化石墨进行加热裂解反应，得到氧含量为23.4～24.3wt％的氧化石墨烯；
将所述氧化石墨烯与含锂离子的化合物混合后用N-甲基吡咯烷酮溶解，搅 拌使锂离子与氧化石墨烯中的氧元素反应，生成锂含量为6.8～7.3wt％的氧化石 墨烯锂，干燥后得到所述石墨烯衍生物锂盐复合材料。
3.如权利要求2所述的石墨烯衍生物锂盐复合材料的制备方法，其特征在 于，所述氧化石墨是采用如下步骤制得：
将石墨原料、过硫酸钾和五氧化二磷加入至80℃的浓硫酸中，搅拌均匀， 冷却6小时以上，抽滤，洗涤至中性，干燥，得到混合样品；再将所述混合样 品加入至0℃的浓硫酸中，再加入高锰酸钾，体系的温度保持在20℃以下，然 后在35℃的油浴中保持30分钟后，缓慢加入去离子水，15分钟后，再加入含 双氧水的去离子水，直至溶液的颜变为亮黄，趁热抽滤，再用浓度为10wt％ 的盐酸进行洗涤，抽滤，60℃真空干燥即得到氧化石墨。
4.如权利要求2所述的石墨烯衍生物锂盐复合材料的制备方法，其特征在 于，所述裂解反应中，按照1～10℃/分钟的升温速率，升温至100～500℃的反应 温度。
5.如权利要求2所述的石墨烯衍生物锂盐复合材料的制备方法，其特征在 于，所述含锂离子的化合物为氢氧化锂、碳酸锂或醋酸锂。
6.一种石墨烯衍生物锂盐复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步 骤：
对氧化石墨进行加热裂解反应，得到氧含量为23.4～24.3wt％的氧化石墨烯；
将所述氧化石墨烯真空干燥后，以LiPF6溶解在PC和EC为溶剂得到混合 溶液为电解液，将与3V直流电源电连接的阴极电极和阳极电极插入电解液中， 阴极电极为涂覆有所述氧化石墨烯的铝箔，阳极电极为锂片，通0.1C电流密度 1小时后，得到锂含量为6.8～7.3wt％的所述石墨烯衍生物锂盐复合材料。
7.如权利要求6所述的石墨烯衍生物锂盐复合材料的制备方法，其特征在 于，所述氧化石墨是采用如下步骤制得：
将石墨原料、过硫酸钾和五氧化二磷加入至80℃的浓硫酸中，搅拌均匀， 冷却6小时以上，抽滤，洗涤至中性，干燥，得到混合样品；再将所述混合样 品加入至0℃的浓硫酸中，再加入高锰酸钾，体系的温度保持在20℃以下，然 后在35℃的油浴中保持30分钟后，缓慢加入去离子水，15分钟后，再加入含 双氧水的去离子水，直至溶液的颜变为亮黄，趁热抽滤，再用浓度为10wt％ 的盐酸进行洗涤，抽滤，60℃真空干燥即得到氧化石墨。
8.如权利要求6所述的石墨烯衍生物锂盐复合材料的制备方法，其特征在 于，所述裂解反应中，按照1～10℃/分钟的升温速率，升温至100～500℃的反应 温度。
9.一种锂离子电池，包括电解液、正极片、负极片、置于正极片与负极片 之间的隔膜，所述正极片包括集流体及涂覆在所述集流体上的正极活性材料、 导电剂和粘结剂，其特征在于，所述正极活性材料为石墨烯衍生物锂盐复合材 料，所述石墨烯衍生物锂盐复合材料为含锂的氧化石墨烯，其中，锂与氧化石 墨烯中的氧结合形成氧化石墨烯锂，所述复合材料中，氧含量为23.4～24.3wt％、 锂含量为6.8～7.3wt％。
说 明 书
<p>【技术领域】
本发明涉及锂离子电池电极材料领域，尤其涉及一种石墨烯衍生物锂盐复 合材料及其制备方法和使用该石墨烯衍生物锂盐复合材料的锂离子电池。
【背景技术】
随着各种新能源的发展，便携式电子设备的小型化发展及电动汽车的广泛 应用，对大容量高功率化学电源提出了广泛需求。传统的商品化的锂离子电池 大多采用无机正极/石墨体系，其中无机正极使用的电极材料主要是磷酸铁锂、 锰酸锂、钴酸锂、镍酸锂或者其混合的体系。虽然这类电极材料的电化学性能 优异，但是由于其本身容量较低(如磷酸铁锂的理论170mAh/g)、制备工艺复杂、 成本高等诸多的缺点，所以开发新型的电极材料受到了人们的广泛重视。
【发明内容】
基于此，有必要提供一种容量较高的电极材料及其制备方法及使用该石墨 烯衍生物锂盐复合材料的锂离子电池。
豫公网安备41160202000603
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