应用于快充快放的锂离子电池负极材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种应用于快充快放的锂离子电池负极材料的制备方法，包括如下步骤：将氧化石墨烯和双氨基取代的芳香族化合物溶解于去离子水中，进行加热反应得到石墨烯水凝胶；在所述石墨烯水凝胶中加入FeCl

Cathode materials for lithium ion batteries and their preparation methods

The invention provides a method for preparing a lithium ion battery anode material for fast charging fast release, which comprises the following steps: dissolving the aromatic compounds of graphene oxide and double amino groups in deionized water, heating them to obtain graphene hydrogels, and adding FeCl into the graphene hydrogels.

【技术实现步骤摘要】
应用于快充快放的锂离子电池负极材料及其制备方法
本专利技术涉及电池领域，尤其涉及应用于快充快放负极材料及其制备方法。
技术介绍
锂离子电池是一种可充电二次电池，主要由正极、负极、电解液、隔膜和集流体等主要5部分组成。正负极材料主要功能是使锂离子较自由的脱出/嵌入，从而实现充放电功能。充电过程中，锂离子从正极材料中脱出，经过电解液嵌入到对应的负极材料中，同时电子从正极流出经过外电路流向负极；锂离子电池放电时，锂离子从负极脱出，经过电解液重新嵌入到正极材料中，同时电子经过外电路从负极流向正极。因而锂离子电池的充放电过程本质就是锂离子在正负极之间的脱锂和嵌锂的过程。在理想状态下，认为在正负极材料之间的脱锂和嵌锂过程不会引起正负极材料结构的损坏，可以视作是充放电过程可逆。锂离子电池负极材料目前处于锂离子电池产业中最关键的环节。按锂离子电池成本比例，负极材料占比锂离子电池总成本的25％～28％。按照材料的组分，通常可以将锂离子电池负极材料分为2大类：碳材料和非碳质材料。碳材料负极进一步分类为天然石墨负极、人造石墨负极、中间相碳微球(MCMB)、软炭(如焦炭)负极、硬炭负极、碳纳米管、石墨烯、碳纤维等；其他非碳负极材料主要分为硅基及其复合材料、氮化物负极、锡基材料、钛酸锂、合金材料等。现有负极材料制备一般主要包括造粒、复合、炭化及石墨化的过程，所得到的负极材料属于二维层状结构，不利于锂离子电池在大倍率充放电过程中离子的传导，离子传导速率较慢，导致锂离子电池的大倍率充放电性能较差，不利于广泛应用。专利
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种应用于快充快放的锂离子电池负极材料及其制备方法，旨在解决现有技术中锂离子电池负极材料离子传导速率慢导致锂离子电池充放电性能较差的问题。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种应用于快充快放的锂离子电池负极材料的制备方法，包括如下步骤：将氧化石墨烯和双氨基取代的芳香族化合物溶解于去离子水中，进行加热反应得到石墨烯水凝胶；在所述石墨烯水凝胶中加入FeCl3，静置、干燥得到石墨烯复合材料；提供石墨，与所述石墨烯复合材料混合后进行炭化、除杂，得到所述应用于快充快放的锂离子电池负极材料。以及，一种应用于快充快放的锂离子电池负极材料，所述锂离子电池负极材料的原料包括石墨和石墨烯复合材料，所述石墨烯复合材料的原料包括氧化石墨烯、双氨基取代的芳香族化合物、FeCl3；其中，所述石墨和石墨烯复合材料的质量比为(10-50)：1；氧化石墨烯、双氨基取代的芳香族化合物、FeCl3的质量比为1:(3-10):(15-100)。与现有技术相比，本专利技术的制备方法以石墨为原材料和石墨烯复合材料混合形成，石墨确保了负极材料的导电性，其中，石墨烯复合材料采用氧化石墨烯与双氨基取代的芳香族化合物进行反应，双氨基取代的芳香族化合物的氨基在水热反应作用下与石墨烯表面的含氧基团反应，得到的石墨烯片层产生交联，形成具有三维导电网络结构的支架；进一步的，添加了FeCl3，FeCl3聚合双氨基取代的芳香族化合物，固定了石墨烯水凝胶的三维结构，维持三维结构的稳定，同时在进行炭化反应过程中气化造孔，结合三维导电网络支架，形成了离子快速传输通道，提高了负极材料的离子快速传输速度，提高了锂离子电池负极材料的大倍率充放电性能。该制备方法反应过程简单，反应时间短，大大提高了生产效率，利于广泛应用。本专利技术所述的应用于快充快放的锂离子电池负极材料，所述负极材料的原料包括石墨和石墨烯复合材料，所述石墨烯复合材料的原料包括氧化石墨烯、双氨基取代的芳香族化合物、FeCl3；其中，所述石墨和石墨烯复合材料的质量比为(10-50)：1；氧化石墨烯、双氨基取代的芳香族化合物、FeCl3的质量比为1:(3-10):(15-100)。所述负极材料采用石墨为原材料确保了负极材料的导电性，添加石墨烯复合材料则形成了具有三维导电网络结构的支架，同时结合石墨烯复合材料的原料中添加了FeCl3，FeCl3聚合双氨基取代的芳香族化合物，固定了石墨烯水凝胶的三维结构，维持三维结构的稳定，同时在进行炭化反应过程中气化造孔，结合三维导电网络支架形成了离子快速传输通道，提高了负极材料的离子快速传输速度，提高了锂离子电池负极材料的大倍率充放电性能。附图说明图1是本专利技术实施例1提供的石墨烯复合物的电子显微镜图。图2是本专利技术实施例1提供的负极材料的微观示例图。图3是本专利技术对比例1提供的石墨烯复合物的电子显微镜图。图4是本专利技术对比例2提供的石墨烯复合物的电子显微镜图。图5是本专利技术实施例1与对比例3提供的石墨烯复合物制备得到的电池的3C/3C循环结果示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和技术效果更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。结合本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。本专利技术实施例提供了一种应用于快充快放的锂离子电池负极材料，所述锂离子电池负极材料的原料包括石墨和石墨烯复合材料，所述石墨烯复合材料的原料包括氧化石墨烯、双氨基取代的芳香族化合物、FeCl3；其中，所述石墨和石墨烯复合材料的质量比为(10-50)：1；氧化石墨烯、双氨基取代的芳香族化合物、FeCl3的质量比为1:(3-10):(15-100)。所述应用于快充快放的锂离子电池负极材料采用石墨为原材料确保了负极材料的导电性，添加石墨烯复合材料则形成了具有三维导电网络结构的支架，同时结合石墨烯复合材料的原料中添加了FeCl3，FeCl3聚合双氨基取代的芳香族化合物，固定了石墨烯水凝胶的三维结构，维持三维结构的稳定，同时在进行炭化反应过程中气化造孔，结合三维导电网络支架形成了离子快速传输通道，提高了负极材料的离子快速传输速度，提高了锂离子电池负极材料的大倍率充放电性能。本专利技术实施例所述应用于快充快放的锂离子电池负极材料可以通过下述方法制备获得。相应的，本专利技术实例提供一种应用于快充快放的锂离子电池负极材料的制备方法，包括如下步骤：S01.将氧化石墨烯和双氨基取代的芳香族化合物溶解于去离子水中，进行加热反应得到石墨烯水凝胶；S02.在所述石墨烯水凝胶中加入FeCl3，静置、干燥得到石墨烯复合材料；S03.提供石墨，与所述石墨烯复合材料混合后进行炭化、除杂，得到所述应用于快充快放的锂离子电池负极材料。具体的，在上述步骤S01中，将氧化石墨烯和双氨基取代的芳香族化合物溶解于去本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于快充快放的锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n将氧化石墨烯和双氨基取代的芳香族化合物溶解于去离子水中，进行加热反应得到石墨烯水凝胶；/n在所述石墨烯水凝胶中加入FeCl

【技术特征摘要】
1.一种应用于快充快放的锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将氧化石墨烯和双氨基取代的芳香族化合物溶解于去离子水中，进行加热反应得到石墨烯水凝胶；
在所述石墨烯水凝胶中加入FeCl3，静置、干燥得到石墨烯复合材料；
提供石墨，与所述石墨烯复合材料混合后进行炭化、除杂，得到所述应用于快充快放的锂离子电池负极材料。


2.根据权利要求1所述的应用于快充快放的锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，所述双氨基取代的芳香族化合物选自邻苯二胺、间苯二胺、对苯二胺的至少一种。


3.根据权利要求1-2任一所述的应用于快充快放的锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯和双氨基取代的芳香族化合物的质量比为(1:3)-(1:10)。


4.根据权利要求1-2任一所述的应用于快充快放的锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，所述双氨基取代的芳香族化合物和FeCl3的质量比为(1:5)-(1:10)。


5.根据权利要求1-2任一所述的应用于快充快放的锂离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，所述石墨烯复合材料和石墨的质量比为(1:10)-(1:50)。


6.根据权利要求1-2任一所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵斯琦，赵悠曼，
申请(专利权)人：东莞市创明电池技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44