石墨烯复合钛酸锂制备、电化学储能器件制备以及化学储能器件组合体制备制造技术

技术编号:14739672 阅读:219 留言:0更新日期:2017-03-01 13:27
公开了制备石墨烯复合钛酸锂的方法以及由该方法制备的石墨烯复合钛酸锂、制备电化学储能器件的方法以及由该方法制备的电化学储能器件和制备化学储能器件组合体的方法以及由该方法制备的化学储能器件组合体。

【技术实现步骤摘要】
领域本公开涉及电化学领域。具体地,本公开涉及制备石墨烯复合钛酸锂的方法以及由该方法制备的石墨烯复合钛酸锂、制备电化学储能器件的方法以及由该方法制备的电化学储能器件和制备化学储能器件组合体的方法以及由该方法制备的化学储能器件组合体。背景目前,用于锂离子电池的负极材料的研究重点正朝着高比容量、大倍率、高循环性能和高安全性能的动力型电池材料方向发展。概述公开的一方面涉及制备石墨烯复合钛酸锂的方法,其包括:将钛前体、锂前体和第一分散剂进行第一研磨以得到第一混合物;将所述第一混合物进行第一烧结以得到微米级钛酸锂;将所述微米级钛酸锂与石墨烯和第二分散剂进行第二研磨以得到第二混合物;以及将所述第二混合物进行第二烧结以得到石墨烯复合钛酸锂。公开的另一方面涉及通过上述制备石墨烯复合钛酸锂的方法得到的石墨烯复合钛酸锂。公开的又一方面涉及制备化学储能器件的方法,其包括:提供高电位的锂盐作为正极以制备正极片;提供上述制备石墨烯复合钛酸锂的方法得到的石墨烯复合钛酸锂作为负极以制备负极片;使用所述正极片和所述负极片制备芯子;以及使用所述芯子组装化学储能器件。公开的再一方面涉及通过上述制备化学储能器件的方法得到的化学储能器件。公开的另一方面涉及制备化学储能器件组合体的方法,其包括:提供上述制备化学储能器件的方法得到的化学储能器件;以及将多个所述化学储能器件单体固定于支撑体中,并将多个所述化学储能器件单体通过连接片串联或并联,从而得到所述化学储能器件组合体。公开的又一方面涉及通过上述制备化学储能器件组合体的方法得到的化学储能器件组合体。附图简要说明图1为本公开一实施方案的石墨烯复合钛酸锂的扫描电镜图。图2为本公开一实施方案的石墨烯复合钛酸锂的扫描电镜图图3为本公开一实施方案的石墨烯复合钛酸锂材料在不同倍率下(0.5C,1C,3C,5C,10C)的充放电曲线图。图4为本公开一实施方案的正负极异端的圆形超级电池单体的结构示意图。图5为本公开一实施方案的圆形超级电池单体上盖板的局部放大图。图6为本公开一实施方案的正负极同端的圆形超级电池单体的结构示意图。图7为本公开一实施方案的3*6规格的超级电池组合体的整体示意图。图8为本公开一实施方案的3*6规格的超级电池组合体的内部结构示意图。详述在以下的说明中,包括某些具体的细节以对各个公开的实施方案提供全面的理解。然而,相关领域的技术人员会认识到,不采用一个或多个这些具体的细节,而采用其它方法、部件、材料等的情况下可实现实施方案。除非本申请中另外要求,在整个说明书和其后的权利要求书中,词语“包括”和“包含”应解释为开放式的、含括式的意义,即“包括但不限于”。在整个本说明书中提到的“一实施方案”或“实施方案”或“在另一实施方案中”或“在某些实施方案中”意指在至少一实施方案中包括与该实施方案所述的相关的具体参考要素、结构或特征。因此,在整个说明书中不同位置出现的短语“在一实施方案中”或“在实施方案中”或“在另一实施方案中”或“在某些实施方案中”不必全部指同一实施方案。此外,具体要素、结构或特征可以任何适当的方式在一个或多个实施方案中结合。定义因此,非另有相反的说明,否则说明书及所附权利要求中所用的下列术语具有以下的意思:在本公开中,术语“石墨烯”系指一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料。是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜,只有一个碳原子厚度的二维材料。在本公开中,术语“前体”系指前驱体,顾名思义就是获得目标产物前的一种存在形式,大多是以有机-无机配合物或混合物固体存在,也有部分是以溶胶形式存在。在本公开中,术语“分散剂”系指一种在分子内同时具有亲油性和亲水性两种相反性质的界面活性剂。可均一分散那些难于溶解于液体的无机,有机颜料的固体颗粒,同时也能防止固体颗粒的沉降和凝聚,形成安定悬浮液所需的药剂。在本公开中,术语“正极片”系指一种涂覆正极材料的铝箔或铜箔,用于电池中电势较高的一端。在本公开中,术语“负极片”系指一种涂覆负极材料的铝箔或铜箔,用于电池中电势较低的一端。在本公开中,术语“芯子”系指有正极片、负极片和隔膜,卷绕成的圆柱形电池组件。具体实施方式公开的一方面涉及制备石墨烯复合钛酸锂的方法,其包括:将钛前体、锂前体和第一分散剂进行第一研磨以得到第一混合物;将所述第一混合物进行第一烧结以得到微米级钛酸锂;将所述微米级钛酸锂与石墨烯和第二分散剂进行第二研磨以得到第二混合物;以及将所述第二混合物进行第二烧结以得到石墨烯复合钛酸锂。能够用于本公开的钛前体的示例性实例包括但不限于二氧化钛、钛酸四丁酯、异丙醇钛、四氯化钛、钛酸甲酯或钛酸异丁酯中的1种或至少2种的组合。在本公开的某些实施方案中,钛前体选自二氧化钛、钛酸四丁酯、异丙醇钛、四氯化钛、氢氧化钛、钛酸甲酯或钛酸异丁酯中的1种或至少2种的组合,优选选自锐钛矿二氧化钛。能够用于本公开的锂前体的示例性实例包括但不限于碳酸锂、硝酸锂、氢氧化锂、乙酸锂、磷酸锂、氟化锂。能够用于本公开的第一分散剂的示例性实例包括但不限于淀粉、蔗糖、聚乙二醇、聚乙烯醇、甘油、麦芽糊精。在本公开的某些实施方案中,锂前体和钛前体中Li与Ti的摩尔比为约0.8至0.86。在本公开的某些实施方案中,第一分散剂占钛前体、锂前体和第一分散剂总重量的约2%至10%。在本公开的某些实施方案中,第一分散剂占钛前体、锂前体和第一分散剂总重量的约6%。在本公开的某些实施方案中,第一研磨为球磨。在本公开的某些实施方案中,第一研磨为湿法球磨。在本公开的某些实施方案中,第一研磨为溶剂为纯净水的湿法球磨。在本公开的某些实施方案中,在湿法球磨中,固含量为约20%至60%。在本公开的某些实施方案中,在湿法球磨中,固含量为约30%。在本公开的某些实施方案中,进行所述第一研磨约0.5小时至3小时。在本公开的某些实施方案中,进行所述第一研磨约1小时至2小时。在本公开的某些实施方案中,在约600℃至900℃下进行第一烧结。在本公开的某些实施方案中,在约850℃下进行所述第一烧结。在本公开的某些实施方案中,进行第一烧结约6小时至18小时。在本公开的某些实施方案中,进行第一烧结约8小时至12小时。在本公开的某些实施方案中,微米级钛酸锂与所述石墨烯的重量比为约1:20至1:1000。在本公开的某些实施方案中,微米级钛酸锂与所述石墨烯的重量比为约1:100。能够用于本公开的第二分散剂的示例性实例包括但不限于淀粉、蔗糖、聚乙二醇、聚乙烯醇、甘油、麦芽糊精。在本公开的某些实施方案中,第二研磨为球磨在本公开的某些实施方案中,第二研磨为湿法球磨。在本公开的某些实施方案中,第二研磨为溶剂为纯净水的湿法球磨。在本公开的某些实施方案中,进行第二研磨约1小时至6小时。在本公开的某些实施方案中,进行第二研磨约2小时至5小时。在本公开的某些实施方案中,在约600℃至900℃下进行第二烧结。在本公开的某些实施方案中,在约850℃下进行第二烧结。在本公开的某些实施方案中,进行第二烧结约1小时至8小时。在本公开的某些实施方案中,进行第二烧结约2小时至6小时。在本公开的某些实施方案中,在惰性气体下进行第二烧结。能够用于本公开的惰性气体包括但不限于氮气、氦气和氩气。在本公开的某些实施本文档来自技高网...
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【技术保护点】
制备石墨烯复合钛酸锂的方法,其包括:将钛前体、锂前体和第一分散剂进行第一研磨以得到第一混合物;将所述第一混合物进行第一烧结以得到微米级钛酸锂;将所述微米级钛酸锂与石墨烯和第二分散剂进行第二研磨以得到第二混合物;以及将所述第二混合物进行第二烧结以得到石墨烯复合钛酸锂。

【技术特征摘要】
1.制备石墨烯复合钛酸锂的方法,其包括:将钛前体、锂前体和第一分散剂进行第一研磨以得到第一混合物;将所述第一混合物进行第一烧结以得到微米级钛酸锂;将所述微米级钛酸锂与石墨烯和第二分散剂进行第二研磨以得到第二混合物;以及将所述第二混合物进行第二烧结以得到石墨烯复合钛酸锂。2.如权利要求1所述的方法,其中所述钛前体选自二氧化钛、钛酸四丁酯、异丙醇钛、四氯化钛、氢氧化钛、钛酸甲酯或钛酸异丁酯中的1种或至少2种的组合,优选选自锐钛矿二氧化钛。3.如权利要求1或2所述的方法,其中所述锂前体选自碳酸锂、硝酸锂、氢氧化锂、乙酸锂、磷酸锂、氟化锂中的至少一种。4.如权利要求1至3中任一权利要求所述的方法,其中所述第一分散剂选自淀粉、蔗糖、聚乙二醇、聚乙烯醇、甘油、麦芽糊精中的至少一种。5.如权利要求1至4中任一权利要求所述的方法,其中所述锂前体和钛前体中Li与Ti的摩尔比为0.8至0.86。6.如权利要求1至5中任一权利要求所述的方法,其中所述第一分散剂占钛前体、锂前体和第一分散剂总重量的2%至10%,优选6%。7.如权利要求1至6中任一权利要求所述的方法,其中所述第一研磨为球磨,优选湿法球磨,更优选溶剂为纯净水的湿法球磨。8.如权利要求7所述的方法,其中在所述湿法球磨中,固含量为
\t20%至60%,优选30%。9.如权利要求1至8中任一权利要求所述的方法,其中进行所述第一研磨0.5小时至3小时,优选1小时至2小时。10.如权利要求1至9中任一权利要求所述的方法,其中在600℃至900℃下进行所述第一烧结,优选在850℃下进行所述第一烧结。11.如权利要求1至10中任一权利要求所述的方法,其中进行所述第一烧结6小时至18小时,优选进行所述第一烧结8小时至12小时。12.如权利要求1至11中任一权利要求所述的方法,其中所述微米级钛酸锂与所述石墨烯的重量比为1:20至1:1000,优选1:100。13.如权利要求1至12中任一权利要求所述的方法,其中所述第二分散剂选自淀粉、蔗糖、聚乙二醇、聚乙烯醇、甘油、麦芽糊精中的至少一种。14.如权利要求1至13中任一权利要求所述的方法,其中所述第二研磨为球磨,优选湿法球磨,更优选溶剂为纯净水的湿法球磨。15.如权利要求1至14中任一权利要求所述的方法,其中进行所述第二研磨1小时至6小时,优选2小时至5小时。16.如权利要求1至15中任一权利要求所述的方法,其中在600℃至900℃下进行所述第二烧结,优选在850℃下进行所述第二烧结。17.如权利要求1至16中任一权利要求所述的方法,其中进行所述第二烧结1小时至8小时,优选进行所述第二烧结2小时至6小时。18.如权利要求1至17中任一权利要求所述的方法,其中在惰性气体下进行所述第二烧结,优选惰性气体选自氮气、氦气和氩气,更优选氮气。19.权利要求1至18中任一权利要求所述的方法制备的石墨烯复合钛酸锂。20.制备化学储能...

【专利技术属性】
技术研发人员:陈永胜张士茂随东
申请(专利权)人:天津普兰能源科技有限公司
类型:发明
国别省市:天津;12

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