一种Li2C6O6复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种Li2C6O6复合材料及其制备方法与作为正极材料的应用。该Li2C6O6复合材料，由石墨烯与Li2C6O6复合构成，其中，所述石墨烯占所述Li2C6O6复合材料总质量的30%～60%。其制备方法包含配制石墨烯悬浮液的步骤和将该石墨烯悬浮液与Li2C6O6溶液混合制备Li2C6O6复合材料的步骤。本发明专利技术Li2C6O6复合材料通过石墨烯与Li2C6O6的复合，使得Li2C6O6复合材料具有优良的导电性和热稳定性。将该Li2C6O6复合材料用于储能器正极材料时，能使储能器正极进行大电流充放，而且随着充放电的循环，能保持容量相对稳定。其工艺简单，生产条件易控，有效降低了生产成本，提高了生产效率，适合工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种Li2C6O6复合材料及其制备方法
本专利技术属于碳材料
，具体是涉及一种Li2C6O6复合材料及其制备方法。
技术介绍
石墨烯是2004年英国曼彻斯特大学的安德烈·K·海姆(AndreK.Geim)等发现的一种二维碳原子晶体，并获得2010年物理诺贝尔奖，再次引发碳材料研究热潮。由于其独特的结构和光电性质使其成为碳材料、纳米技术、凝聚态物理和功能材料等领域的研究热点，吸引了诸多科技工作者。单层石墨烯拥有优良的导电、导热性能和低的热膨胀系数，并且其理论比表面积高达2630m2/g，可用于效应晶体管、电极材料、复合材料、液晶显示材料、传感器等。虽然石墨烯具有该良好的性能特点，但是将其应用仍然受到一定的局限性。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对大容量高功率化学电源的广泛需求。目前商品化的锂离子电池大多采用无机正极/石墨体系，其中这些正极材料主要是磷酸铁锂，锰酸锂，钴酸锂，镍酸锂以及混合的体系。虽然这类体系的电化学性能优异，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。所以开发新型的其它种类的正极材料受到了人们的广泛的重视。West等人在1963年提出了一类叫做oxocarbon的化合物，其中几乎所有的碳原子都是以羰基或烯醇去质子化的形式存在。Armand等人制备了一系列oxocarbon锂盐，保持了很好的晶体形态，晶体大小为2～3μm，理论比容量为957mAh/g，首放比容量达到580mAh/g。该oxocarbon锂盐材料具有比容量、能量密度高，热稳定性好等优点，但是该材料存在着两个问题，一个是功率密度不高，不能进行大电流充放电；另一个是随着充放电的循环，容量衰减很快，寿命比目前的商用锂离子电池短。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种功率密度高，且作为正极材料能进行大电流充放的Li2C6O6复合材料。本专利技术的另一目的在于提供一种工艺简单，效率高，易于操作和控制的Li2C6O6复合材料的制备方法。本专利技术进一步的目的在于提供上述Li2C6O6复合材料作为储能器正极材料的应用。为了实现上述专利技术目的，本专利技术的技术方案如下：一种Li2C6O6复合材料，由石墨烯与Li2C6O6复合构成，其中，所述石墨烯占所述Li2C6O6复合材料总质量的30%～60%。以及，一种Li2C6O6复合材料的制备方法，包括如下步骤：获取石墨烯，并将配制成悬浮液；将所述石墨烯悬浮液与Li2C6O6溶液混合后，经真空干燥，得到所述Li2C6O6复合材料，其中，所述石墨烯占所述Li2C6O6复合材料总质量的30%～60%。进一步地，本专利技术Li2C6O6复合材料作为储能器正极材料的应用。本专利技术Li2C6O6复合材料通过石墨烯与Li2C6O6的复合，石墨烯组分构成一个稳定的电子导通网络，Li2C6O6分散在石墨烯的片层之间，有效防止石墨烯的团聚，并通过石墨烯与Li2C6O6晶体之间的接触，从而使得石墨烯能够快速的将电子迅速的传达至Li2C6O6成分的晶体表面进行电化学反应，实现以Li2C6O6复合材料为正极材料的大倍率下充放电的效果。同时，由于Li2C6O6分子中的碳氧双键储能优异，使得Li2C6O6复合材料为正极材料时具有高容量。另外，该Li2C6O6复合材料石墨烯与Li2C6O6的复合，使得Li2C6O6复合材料具有优良的导电性和热稳定性。上述Li2C6O6复合材料的制备方法只需将石墨烯悬浮液与Li2C6O6溶液混合后经干燥即可获得，其工艺简单，生产条件易控，有效降低了生产成本，提高了生产效率，适合工业化生产。附图说明图1是本专利技术Li2C6O6复合材料的制备方法工艺流程示意图。具体实施方式为了使本专利技术要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实例提供一种功率密度高，且能使储能器正极进行大电流充放的Li2C6O6复合材料。该Li2C6O6复合材料由石墨烯与Li2C6O6复合构成，其中，石墨烯占该Li2C6O6复合材料总质量的30%～60%。其中，Li2C6O6的分子结构式如下述结构式（Ⅰ）所示：这样，该实施例Li2C6O6复合材料通过石墨烯与Li2C6O6的复合，石墨烯组分构成一个稳定的电子导通网络，Li2C6O6分散在石墨烯的片层之间，有效防止石墨烯的团聚，并通过石墨烯与Li2C6O6晶体之间的接触，从而使得石墨烯能够快速的将电子迅速的传达至Li2C6O6成分的晶体表面进行电化学反应，实现以Li2C6O6复合材料为正极材料的大倍率下充放电的效果，具体参见下文表1中数据。同时，由于Li2C6O6分子中的碳氧双键和碳氮双键比较类似，储能优异，使得Li2C6O6复合材料为正极材料时具有高容量。另外，该Li2C6O6复合材料石墨烯与Li2C6O6的复合，使得Li2C6O6复合材料具有优良的导电性和热稳定性。优选地，作为本专利技术实施例，上述实施例Li2C6O6复合材料中的石墨烯占所述Li2C6O6复合材料总质量的40%～60%。专利技术人经研究发现，Li2C6O6复合材料中石墨烯的含量（也即是两者的比例）对该复合材料的导电性能、热稳定性和功率密度均有影响。其中，石墨烯的含量低于30%，会导致该Li2C6O6复合材料的导电性、热稳定性和功率密度下降，石墨烯的含量高于60%，会导致该Li2C6O6复合材料作为正极材料的容量下降。因此，石墨烯的含量过高或过低均会不同程度的导致Li2C6O6复合材料的功率密度有不利影响，不能实现储能器正极大倍率下充放电的效果。因此，该优选实施例通过优化石墨烯与Li2C6O6两者的比例，使得该Li2C6O6复合材料的导电率、热稳定性和功率密度进一步提高，将其用于储能器正极材料时，实现储能器正极大倍率下充放电的效果。本专利技术实例还提供了一种工艺简单，效率高，易于操作和控制的上述Li2C6O6复合材料的制备方法。该Li2C6O6复合材料的制备方法工艺流程请参见图1，该方法包括如下步骤：S01、配制石墨烯悬浮液：获取石墨烯，并将配制成石墨烯悬浮液；S02、将石墨烯悬浮液与Li2C6O6溶液混合制备Li2C6O6复合材料：将步骤S01配制的石墨烯悬浮液与Li2C6O6溶液混合后，经真空干燥，得到所述Li2C6O6复合材料，其中，石墨烯占该Li2C6O6复合材料总质量的30%～60%。具体的，上述步骤S01中石墨烯悬浮液的配制方法优选为：将石墨烯采用超声方式分散在水溶液中，形成稳定的悬浊液。其中，该悬浊液的浓度优选为0.5~2g/L。该石墨烯可以自行制备或者市购，其优选按照如下方法制备获得：S011：获取氧化石墨烯；S012：将步骤S011中氧化石墨烯进行脱水，得到脱水氧化石墨烯；S013：将步骤S012中获得的脱水氧化石墨烯在还原气氛中于800～1200℃高温下还原，得到所述石墨烯。其中，上述步骤S011的氧化石墨烯获取方法可以按照改进的hummers法获取，具体工艺步骤参见实施例1中的步骤S11。上述步骤S012中氧化石墨烯进行脱水可以采用干燥的方法脱水，如将制备的氧化石墨烯放置于120℃的真空条件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Li2C6O6复合材料，由石墨烯与Li2C6O6复合构成，其中，所述石墨烯占所述Li2C6O6复合材料总质量的30%～60%。

【技术特征摘要】
1.一种Li2C6O6复合材料，由石墨烯与Li2C6O6复合构成，其中，所述石墨烯占所述Li2C6O6复合材料总质量的30％～60％；所述石墨烯按如下方法获取：获取氧化石墨烯；将所述氧化石墨烯进行脱水，得到脱水氧化石墨烯；将所述脱水氧化石墨烯在还原气氛中于800～1200℃高温下还原，得到所述石墨烯；且所述石墨烯与Li2C6O6复合构成方式是将0.5～2g/L石墨烯的悬浮液与5～20g/L的Li2C6O6溶液混合后，经60～80℃真空干燥。2.根据权利要求1所述的Li2C6O6复合材料，其特征在于：所述石墨烯占所述Li2C6O6复合材料总质量的40％～60％。3.根据权利要求1所述的Li2C6O6复合材料，其特征在于：所述还原气氛为惰性的气体与氢气的混合气体。4.根据权利要求1或3所述的Li2C6O6复合材料，其特征在于：所述还原时间为1～12小时。5.一种Li2C6O6复合材料的制备方法，包括如下步骤：获...

【专利技术属性】
技术研发人员：周明杰，钟玲珑，王要兵，
申请(专利权)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，
类型：发明
国别省市：