[发明专利]一种锡改性二氧化钛/石墨烯复合材料及其制备方法

说明书

一种锡改性二氧化钛/石墨烯复合材料及其制备方法，所述复合材料按照以下方法制成：（1）将氧化石墨烯在无水乙醇中进行超声分散，得氧化石墨烯分散液；（2）将纳米二氧化钛在无水乙醇中进行超声分散，对其进行表面电荷改性，离心洗涤，干燥；（3）将表面电荷改性的二氧化钛无水乙醇分散液，加入到氧化石墨烯分散液中，搅拌，加入锡源，搅拌，直至锡源溶解；（4）加入聚乙烯吡咯烷酮（PVP），搅拌；（5）加热至溶剂挥发，调浆，均匀涂覆在铜箔上；（6）在惰性气体气氛中，进行热处理，即成。本发明方法操作简单，成本低，可控性强，适宜于工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种复合材料及其制备方法，具体涉及一种锂离子电池负极材料锡改性纳米二氧化钛/石墨烯复合材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池是目前最新型的化学电源，由两种能够可逆的嵌入和脱出锂离子的化合物作为正负极而构成，具有高能量密度、高功率密度、环境友好、使用寿命长和安全性能优越等优点，已成为理想的能量存储装置。

在众多锂离子电池负极材料中，二氧化钛具有资源丰富、易制备、环境友好及无毒的优点，被广泛的应用在锂离子电池负极材料中。但是，由于二氧化钛电子导电率低，并且锂离子在其内部扩散扩散系数较小，严重限制了其在锂离子电池中的广泛应用。为了使二氧化钛能更好的满足动力电池的不断发展需求，通过采用纳米级二氧化钛颗粒及引入导电性优异的材料进行改性来提高其电化学性能是有效的途径之一。

CN108134068A公开了一种二氧化钛-石墨烯复合材料、其制备方法及应用，虽然制备所得二氧化钛为纳米级颗粒，并且石墨烯的引入一定程度上提高了其电化学性能，但所制备二氧化钛-石墨烯复合材料，石墨烯并没有完全包覆在其表面，其导电性能并不佳。

CN108172800A公开了一种聚吡咯包覆TiO₂(B)负极材料及其制备方法，虽然通过聚吡咯在二氧化钛表面的包覆有效的提高了复合材料的导电性，与TiO₂(B)负极材料相比一定程度上提高了其电化学性能，但所制备复合材料电化学性能仍有待提高。

CN108155348A公开了一种高附着力低粗糙度的锂离子电池石墨烯-二氧化钛负极片的制备方法及其制备方法，虽然制备得到的负极片附着力强粗糙度低，但制备工艺复杂，成本高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种比容量高，倍率性能、循环稳定性好、附着力强、粗糙度低；操作简单，成本低，适宜于工业化生产的锡改性二氧化钛/石墨烯复合材料及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：锡改性二氧化钛/石墨烯复合材料，由以下方法制成：

（1）将氧化石墨烯加入无水乙醇中进行超声分散，得到均匀氧化石墨烯分散液；

（2）将纳米二氧化钛加入无水乙醇中，进行第一次超声分散，加入表面电荷改性剂，搅拌，离心洗涤，干燥，得表面电荷改性二氧化钛，将改性二氧化钛加入无水乙醇中，进行第二次超声分散，得改性二氧化钛分散液；

（3）在步骤（1）所得氧化石墨烯分散液中，加入步骤（2）所得改性二氧化钛分散液，搅拌得悬浊液，加入锡源，搅拌至溶解得混合溶液；

（4）在步骤（3）所得混合溶液中，加入聚乙烯吡咯烷酮（PVP），搅拌至溶解；

（5）将步骤（4）所得溶液加热搅拌至溶剂挥发，调浆，均匀涂覆在铜箔上；

（6）将步骤（5）所得铜箔置于惰性气氛中，进行热处理，即得锡改性二氧化钛/石墨烯复合材料。

优选地，步骤（1）中，所述无水乙醇的用量为氧化石墨烯质量的500～2400倍；所述超声分散的功率为100～600 W，时间为1～6 h。在所述超声分散条件下，可使氧化石墨烯被充分分散。