[发明专利]偶联的碳纳米管‑石墨烯复合三维网络结构包覆的三元材料及其制备方法

权利要求书

1.一种偶联的碳纳米管-石墨烯复合三维网络结构包覆的三元材料，以镍钴锰三元材料、碳纳米管和石墨烯为原料，其特征在于：以聚乙烯吡咯烷酮为分散剂，同时通过液相自组合的方式采用硅烷偶联剂来连接石墨烯和碳纳米管，使其形成三维网络结构，然后将偶联的碳纳米管-石墨烯复合材料和镍钴锰三元材料通过物理方法分散均匀后，包覆在镍钴锰三元材料的表面，置于惰性气氛中烧结得到均匀包覆的产品；该产品的制备方法具体是：（1）常温下，将重量比为0.1-1%的石墨烯分散在有机溶剂中，超声分散40min得到石墨烯分散液，然后向溶液中加入重量比为0.2-0.8%的碳纳米管以及少量的硅烷偶联剂，搅拌30min得到偶联的石墨烯-碳纳米管分散液；（2）常温下，将重量比为2%的聚乙烯吡咯烷酮溶于去离子水中，物理混合分散均匀后，加入镍钴锰三元材料，搅拌40min得到三元材料分散液；（3）将上述偶联的石墨烯-碳纳米管分散液导入三元材料分散液中，分散10min后，置于恒温搅拌器中，60-80℃下搅拌蒸发掉溶剂；（4）将蒸发溶剂后的产物研磨后，400目过筛，然后置于保护气氛中于250-500℃下烧结3-6h，研磨过筛后得到产品。

2.一种权利要求1所述的偶联的碳纳米管-石墨烯复合三维网络结构包覆的三元材料的制备方法，其特征为，包括如下步骤：（1）常温下，将重量比为0.1-1%的石墨烯分散在有机溶剂中，超声分散40min得到石墨烯分散液，然后向溶液中加入重量比为0.2-0.8%的碳纳米管以及少量的硅烷偶联剂，搅拌30min得到偶联的石墨烯-碳纳米管分散液；（2）常温下，将重量比为2%的聚乙烯吡咯烷酮溶于去离子水中，物理混合分散均匀后，加入镍钴锰三元材料，搅拌40min得到三元材料分散液；（3）将上述偶联的石墨烯-碳纳米管分散液导入三元材料分散液中，分散10min后，置于恒温搅拌器中，60-80℃下搅拌蒸发掉溶剂；（4）将蒸发溶剂后的产物研磨后，400目过筛，然后置于保护气氛中于250-500℃下烧结3-6h，研磨过筛后得到产品。

3. 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述石墨烯的比表面积为500-1000 m²/g，其纳米片层数为2-6层；碳纳米管的比表面积为40-70 m²/g，其粒径为60-100nm；石墨烯与碳纳米管的质量比为1:1-5。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，石墨烯的重量比为0.1-0.5%，碳纳米管的重量比为0.2-0.5%。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，有机溶剂为乙醇、异丙醇、正丁醇、丙三醇、甲醇、N-甲基吡咯烷酮和丙酮中的一种或两种。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，物理混合方式为搅拌、超声和高速剪切乳化中的一种或多种。

7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤（4）中，保护气氛为氮气气氛或氩气气氛。