磺化石墨烯基碳包覆钛酸锂复合材料及其制备和应用制造技术

本发明专利技术涉及一种磺化石墨烯基碳包覆钛酸锂复合材料及其制备和应用，复合材料由钛酸锂、碳和磺化石墨烯组成，其中Li4Ti5O12于复合材料上的质量含量为92～98％，磺化石墨烯和碳在复合材料中的质量含量是2～8％，磺化石墨烯与碳的质量比例为(2～4):1，碳包覆的钛酸锂附着于磺化石墨烯上。与现有的技术相比，提高了钛酸锂的电子导电性和离子导电性，从而使得合成的磺化石墨烯基碳包覆钛酸锂(S‑GNS/C@LTO)具有优异的倍率性能。

Preparation and application of sulfonated graphene-based carbon-coated lithium titanate composites

The invention relates to a sulfonated graphene-based carbon-coated lithium titanate composite material and its preparation and application. The composite material consists of lithium titanate, carbon and sulfonated graphene. The mass content of Li4Ti5O12 on the composite material is 92-98%, the mass content of sulfonated graphene and carbon in the composite material is 2-8%, the mass ratio of sulfonated graphene to carbon is (2-4): 1, and the carbon-coated titanium. Lithium sulfate is attached to sulfonated graphene. Compared with the existing technology, the electronic and ionic conductivity of lithium titanate are improved, which makes the synthesized graphene-based carbon-coated lithium titanate (S_GNS/C@LTO) have excellent rate performance.

【技术实现步骤摘要】
磺化石墨烯基碳包覆钛酸锂复合材料及其制备和应用
本专利技术涉及锂离子电池
，特别涉及一种锂离子超级电容器用负极材料。
技术介绍
电化学超级电容器是一种基于双电层或法拉第准电容机理工作的储能器件，由于具有充放电速度快、功率密度高、循环寿命长、工作温度范围宽等优点而受到广泛关注。与锂离子电池相比，电化学电容器能量密度相对较低，但其循环寿命长，广泛应用于电动汽车启动装置、脉冲电源和移动备用电源等领域。随着混合电动汽车以及其对高功率密度和能量密度的需求，锂离子超级电容器作为一种新型的储能器件得到越来越广泛的关注。但是，由于锂离子超级电容器同时使用锂离子电池和超级电容器的电极，其具有双重特性，具有比常规电容器能量密度大，比锂离子电池功率密度大的优点。因此，锂离子超级电容器有望用于电动汽车、航天、军事等能量型大功率的电子产品领域。作为锂离子超级电容器的负极材料，钛酸锂具有以下优点：(1)在充放电过程中，随着锂离子的嵌入和脱出，钛酸锂几乎不发生体积变化，故被称为“零应变材料”；(2)由于其嵌锂平台(1.55V(vs.Li/Li+)高于大多数有机电解质的还原电位，因此能够有效避免SEI的形成和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.磺化石墨烯基碳包覆钛酸锂复合材料，其特征在于：复合材料由钛酸锂、碳和磺化石墨烯组成，其中Li4Ti5O12于复合材料上的质量含量为92～98％，磺化石墨烯和碳在复合材料中的质量含量是2～8％，磺化石墨烯与碳的质量比例为(2～4):1，碳包覆的钛酸锂附着于磺化石墨烯上。

【技术特征摘要】
1.磺化石墨烯基碳包覆钛酸锂复合材料，其特征在于：复合材料由钛酸锂、碳和磺化石墨烯组成，其中Li4Ti5O12于复合材料上的质量含量为92～98％，磺化石墨烯和碳在复合材料中的质量含量是2～8％，磺化石墨烯与碳的质量比例为(2～4):1，碳包覆的钛酸锂附着于磺化石墨烯上。2.根据权利要求1所述的磺化石墨烯基碳包覆钛酸锂复合材料，其特征在于：所述复合材料按如下步骤制备而成，(1)按钛元素和锂元素物质的量比为5:(4～5)的比例称取钛源和锂源，溶解于蒸馏水中，其中锂源为碳酸锂、乙酸锂和氢氧化锂中的一种或二种以上混合；钛源为钛酸四丁酯、钛酸丁酯或钛酸四正丁酯中的一种或二种以上混合；(2)将磺化石墨烯分散于水中，超声0.1-1h；(3)将步骤(2)得到的溶液加入到含质量分数为0.2-0.8wt％的表面活性剂的水溶液，同时搅拌并且加热，时间为10-25h，温度为25-60℃，其中磺化石墨烯与表面活性剂的质量比为(1.5～3):1；(3)将步骤(1)得到的溶液加入到步骤(3)中的溶液中，搅拌2-5h后，将其转到反应釜中，并于100-200℃下反应10-25h；离心后得到的白色沉淀于60～120℃下干燥6～12h；最后在还原气氛下，温度为500～800℃的条件下煅烧3～12h，得到磺化石墨烯基碳包覆钛酸锂复合材料。3.一种权利要求1或2所述的磺化石墨烯基碳包覆钛酸锂复合材料的制备方法，其特征在于，磺化石墨烯基碳包覆钛酸锂复合材料的制备按以下步骤进行：(1)按钛元素和锂元素物质的量比为5:(4～5)的比例称取钛源和锂源，溶解于蒸馏水中，其中锂源为碳酸锂、乙酸锂和氢氧化锂中的一种或二种以上混合；钛源为钛酸四丁酯、钛酸丁酯或钛酸四正丁酯中的一种或二种以上混合；(2)将磺化石墨烯分散于蒸...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘翠连，张华民，张洪章，李先锋，曲超，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21