石墨-钛氧化物复合体的制造方法技术

本发明专利技术涉及一种石墨-钛氧化物复合体的制造方法。本发明专利技术的石墨-钛氧化物复合体的制造方法包括：通过溶胶-凝胶(sol-gel)法，利用苯甲醇或纤维素类物质对石墨的表面进行改性处理的步骤(S1)；将利用苯甲醇或纤维素类物质对其表面进行改性处理的石墨分散到溶媒中，并在添加钛前驱体之后进行混合的步骤(S2)；及对通过上述S2步骤得到的混合物进行热处理，使石墨表面形成钛氧化物的步骤(S3)。本发明专利技术的石墨-钛氧化物复合体的制造方法，通过在石墨表面形成均匀的钛氧化物涂层，使充放电过程中发生的电解质分解所导致的SEI薄膜(Solid electrolyte interphase)形成现象趋于稳定，从而延缓石墨结构崩溃，并藉此保证稳定的充放电特性和良好的使用寿命特性。此外通过减少石墨表面中除锂离子之外的其他电解质极性溶媒分子插入现象，改善速率决定特性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种，尤其是一种能够通过简单的工程改善其充放电特性及速率决定特性的。
技术介绍
蓄电池目前被广范应用于电子设备、混合动力汽车(HEV)等，预计在不久的将来其使用范围还会被扩大到电动汽车(EV)、发电系统的能源储存装置等。但是为了能够适用于此类大型装置，需要较高的能量密度和输出密度以及安全性，目前已为此课题开展了很多研究。目前，碳活性物质因为其合理的价格和优秀的寿命特性被广泛用于蓄电池的阴极活性物质，但是因为具有初期非可逆容量较高、热稳定性较低等问题，急切需要对其进行改口 ο为了改善碳活性物质的热稳定性，通过在石墨表面形成铝氧化物、锆氧化物等金属系氧化物的涂层，能够得到比较良好的改善效果。其中，钛氧化物是一种在锂的插入和脱离过程中不会产生应力的物质，预计在充放电过程中能够保持非常良好的结构稳定性和热稳定性。为此，本专利技术人为了改善石墨的电子化学特性，拟通过均匀的钛氧化物涂层方式，改善石墨的热稳定性和结构稳定性，并藉此改善其电子化学寿命特性和速率决定特性。【现有技术文献】【专利文献】(专利文献1)韩国公开专利第10-1999-0044404号(专利文献2)韩国公开专利第10-2007-0040853号
技术实现思路
技术课题本专利技术的目的在于解决上述现有技术的问题而提供一种，通过均匀的钛氧化物涂层方式，改善石墨的热稳定性和结构稳定性，并藉此改善其电子化学寿命特性和速率决定特性。本专利技术的目的亦在于提供锂蓄电池，包含依上述制造方法制造出的石墨-钛氧化物复合体以及含有该石墨-钛氧化物复合体的锂蓄电池的阴极活性物质。解决方法为了实现上述目的，适用本专利技术的包括:通过溶胶-凝胶(sol-gel)法，利用苯甲醇或纤维素类物质对石墨的表面进行改性处理的步骤(S1);将上述利用苯甲醇或纤维素类物质对其表面进行改性处理的石墨分散到溶媒中，并在添加钛前驱体之后进行混合的步骤(S2);以及对通过上述S2步骤得到的混合物进行热处理，使石墨表面形成钛氧化物的步骤(S3)。上述溶媒可以使用乙醇和蒸馏水或乙醇和过氧化氢的混合液。上述蒸馏水中可以添加NH40H或HN03。上述乙醇和蒸馏水的混合液中，乙醇和蒸馏水的重量比例为5:1?100:1为宜。上述乙醇和过氧化氢的混合液中，乙醇和过氧化氢的重量比例为5:1?100:1为宜。在上述S2步骤，向100重量份的石墨添加5?40重量份的钛前驱体为宜。上述钛前驱体可以使用钛酸四丁酯或钛酸四异丙酯。上述热处理是在氩(Ar)环境下以600?800°C的温度进行2?5小时为宜。在上述S2步骤之后，还可以包括:向通过S2步骤得到的混合物中混合锂前驱体之后进行水热合成的步骤。上述水热合成是以80?180°C的温度进行10?12小时为宜。其中，向100重量份的石墨添加10?80重量份的锂前驱体为宜。上述锂前驱体可以使用氢氧化锂、乙酸锂或硝酸锂。本专利技术还提供利用上述制造方法制造的石墨-钛氧化物复合体。本专利技术还提供含有上述石墨-钛氧化物复合体的蓄电池阴极活性物质。本专利技术还提供包含上述阴极活性物质的蓄电池。专利技术效果适用本专利技术的，通过在石墨表面形成均匀的钛氧化物涂层，使充放电过程中发生的电解质分解所导致的SEI薄膜(Solid electrolyteinterphase)形成现象趋于稳定，从而延缓石墨结构崩溃，并藉此保证稳定的充放电特性和良好的使用寿命特性。此外通过减少石墨表面中除锂离子之外的其他电解质极性溶媒分子插入现象，改善速率决定特性。此外因为能够通过简单的工程制造石墨-钛氧化物复合体，有望实现常用化。【附图说明】图1是石墨和适用本专利技术第1实施例的石墨-锂钛氧化物复合体的X线折射分析图L曰。图2是石墨和适用本专利技术第2实施例的石墨-钛氧化物复合体的X线折射分析图谱。图3是石墨的扫描电子显微镜照片。图4是石墨-锂钛氧化物复合体(钛前驱体:10%)的扫描电子显微镜照片。图5是石墨-锂钛氧化物复合体(钛前驱体:20%)的扫描电子显微镜照片。图6是石墨-钛氧化物复合体(钛前驱体:10%)的扫描电子显微镜照片。图7是石墨-钛氧化物复合体(钛前驱体:20%)的扫描电子显微镜照片。图8是石墨和适用本专利技术第1实施例的石墨-锂钛氧化物复合体的放电容量及效率图谱。图9是石墨和适用本专利技术第2实施例的石墨-钛氧化物复合体的放电容量及效率图4並L曰。图10是石墨的充放电速率决定特性的测定结果图谱。图11是石墨-锂钛氧化物复合体(钛前驱体:10% )的充放电速率决定特性的测定结果图谱。图12是石墨-锂钛氧化物复合体(钛前驱体:20%)的充放电速率决定特性的测定结果图谱。图13是石墨-钛氧化物复合体(钛前驱体:10%)的充放电速率决定特性的测定结果图谱。图14是石墨-钛氧化物复合体(钛前驱体:20%)的充放电速率决定特性的测定结果图谱。图15为通过向蒸馏水添加HN03降低其pH值的状态下进行加水分解的Ti02照片。图16为通过向蒸馏水添加NH40H提升其pH值的状态下进行加水分解的Ti02照片。【具体实施方式】对本专利技术详细说明如后。在对本专利技术进行说明的过程中，将省略众所周知的构成或功能相关的详细说明。本说明书及权利要求书中所适用的术语或单词并不限于通常或词典中所揭示的含义，应为符合本专利技术技术思想的含义和概念。本说明书中记载的实施例和附图仅仅为本专利技术的最佳实施例，凡在本专利技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本专利技术涉及一种，利用溶胶-凝胶(Sol-gel)法和水热合成(hydrothermal)法，在石墨表面均勾分布钛前驱体等之后，通过加热在其表面形成均匀的钛氧化物涂层。适用本专利技术的包括:将石墨分散到苯甲醇或纤维素类物质之后进行过滤，从而利用苯甲醇或纤维素类物质对石墨的表面进行改性处理的步骤(S1);将利用苯甲醇或纤维素类物质对其表面进行改性处理的石墨分散到溶媒中，并在添加钛前驱体之后进行混合的步骤(S2);以及对通过上述S2步骤得到的混合物进行热处理，使石墨表面形成钛氧化物的步骤(S4)。对适用本专利技术的中的各个步骤进行详细说明如后。首先，将石墨分散到亲水性表面活性剂苯甲醇或纤维素类物质之后进行过滤，从而利用苯甲醇或纤维素类物质对石墨的表面进行改性处理(S1)。苯甲醇或纤维素类物质能够对疏水性的石墨表面进行亲水性改性处理，从而使石墨表面更容易形成钛氧化物结晶。藉此，能够使石墨表面形成均匀的钛氧化物涂层。其中，苯甲醇为苯环结构，而苯环结构为sP2混合结构。因为这种结构会形成一个平面，能够通过范德尔瓦斯引力与石墨的基底面形成有效结合，而苯环结构相反一侧的-0H基能够与Ti形成共价结合。在将石墨分散到上述苯甲醇或纤维素类物质的过程中，向100重量份的苯甲醇或纤维素类物质添加1?10重量份的石墨为宜。但并不限定于此。当石墨的量高于上述范围上限时，会因为分散性的降低而导致无法得到均匀的表面改性效果;而当低于上述范围下限时，会因为苯甲醇或纤维素类物质过量而导致无法得到均匀的表面改性效果。接下来，将利用苯甲醇或纤维素类物质对其表面进行改性处理的石墨分散到溶媒中，并在添加钛前驱体之后进行混合(S2)。上述溶媒可以使用乙醇和蒸馏水的混合液或乙醇和过氧化氢的混合液。上述乙醇和蒸馏水的混合液本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨‑钛氧化物复合体的制造方法，其特征在于，包括：通过溶胶‑凝胶(sol‑gel)法，利用苯甲醇或纤维素类物质对石墨的表面进行改性处理的步骤(S1)；将上述利用苯甲醇或纤维素类物质对其表面进行改性处理的石墨分散到溶媒中，并在添加钛前驱体之后进行混合的步骤(S2)；以及对通过上述S2步骤得到的混合物进行热处理，使石墨表面形成钛氧化物的步骤(S3)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜龙默，曺美璐，宋多惠，李基赫，
申请(专利权)人：东国大学校产学协力团，
类型：发明
国别省市：韩国;KR