[发明专利]一种超细金属氧化物/石墨烯二维负极复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种超细金属氧化物/石墨烯二维负极复合材料的制备方法，将还原氧化石墨烯、金属乙酸盐与乙二醇混合，回流反应1~2h，过滤，清洗，烘干，得到所述超细金属氧化物/石墨烯二维负极复合材料；所述还原氧化石墨烯的质量浓度为0.3g/L；所述金属乙酸盐的浓度为5~20mmol/L；所述金属乙酸盐为镍的乙酸盐或钴的乙酸盐。本发明提供的复合材料，具有石墨烯材料的优良导电性及其含氧官能团参与的高活性。活性位点多，从而有效增大了电极材料的储锂性能。另外，由于金属氧化物超细纳米材料所独有的性质，电子传输路径变短，体积膨胀变小，有利于提升材料的导电性及储锂性能，实现对能源进行有效存储，为目前能源储存问题提供了很好的材料，具备极大的应用前景。

技术领域

本发明属于储能材料制备技术领域，更具体地，涉及一种超细金属氧化物/石墨烯二维负极复合材料的制备方法。

背景技术

人类的能源利用经历了从薪柴时代到煤炭时代的演变，再到油气时代，每一次能源的变迁，都伴随着生产力的巨大飞跃，推动着经济社会的巨大发展。与此同时，化石能源日益枯竭，环境污染问题日益严重，迫使现代社会开发更为高效、清洁、可持续的能源储存和利用设备。为了突破地理位置、气候条件等因素的限制，实现能量输出的连续性，电能储存装置如铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池、钠硫电池、燃料电池等电池技术以及电容器储能技术得到广泛关注。

可充电锂离子电池（ Lithium ion Battery， LIBs）作为新型绿色能源，因为具有高电压、高能量密度、低重量、循环寿命长等优点，从而使其在便携式电子设备、电动汽车、办公自动化、空间技术、医疗器械、国防工业乃至家用电器等多方面都有非常广阔的应用前景，被称为本世纪最具应用价值的电能储存转化设备之一。随着技术的发展，为顺应社会发展需求，我国相继出台一系列政策，推动锂离子电池产业的发展：在《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006―2020）》中，动力锂离子电池被列为高效能源材料技术的优先发展方向。而随着对锂离子电池研究的深入，研究者们已深刻认识到研发高容量和长循环寿命的负极材料对于锂离子电池的高性能化起着举足轻重的作用。

目前市场上已经商业化的负极材料主要是石墨类碳材料，其具有电压低、循环稳定等优点。但是其理论比容量仅为 372 mAh/g，难以满足对电极材料高容量的要求。另外，由于其在循环过程中容易产生锂枝晶，从而引发安全性问题，所以石墨材料并不适合动力电池的需求。作为石墨类碳材料的母体，石墨烯（GO）材料比表面积大（2630 m²/g）、导电性能好（约7200 S/m），本身就是一个很好的储锂材料。锂离子不仅储存在石墨烯的上下表面，还可以储存在平面边缘和缺陷位点，因此，石墨烯的理论比容量达到 744 mAh/g。但且石墨烯的高比表面积使其表面性质非常活泼，容易与电解液发生副反应，从而导致首次充放电库伦效率较低及不可逆容量损失偏高。金属及金属氧化物（MO，M= Ni、Co）类负极材料以其高的理论比容量（不同纳米结构的CoO理论比容量在100-200mAh/g，NiO理论比容量在600mAh/g左右）日益成为人们研究关注的热点，与此同时过渡金属氧化物还具有嵌锂电位比较低、原料资源丰富、安全环保等一系列优点。但在众多的电极材料中，金属氧化物具有较高可逆容量但这类材料在脱/嵌锂过程中往往产生严重的膨胀，存在循环稳定性差的缺点，还需要对其进行改进研究。

目前与过渡金属氧化物电极材料的改进有关的报道较多，主要通过材料的纳米化和复合化进行性能改善。然而金属氧化物纳米级材料的制备，以及复合材料间的结合力的不足，限制了其导电性和储锂性能的提升。

发明内容

本发明的目的在于根据现有技术中的不足，提供了一种超细金属氧化物/石墨烯二维负极复合材料的制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：