[发明专利]一种电化学剥离石墨烯基金属氧化物的制备方法及应用

说明书

本发明实施例公开了一种电化学剥离石墨烯基复合材料、其制备方法及应用，其中，所述石墨烯基复合材料由电化学剥离石墨烯和分布于石墨烯表面的金属氧化物纳米颗粒组成。电化学剥离石墨烯是一种表面缺陷少、含氧官能团少、具有优良导电性和良好力学性能的高质量石墨烯，但由于其惰性表面，导致在其表面生长金属氧化物颗粒比较困难。本发明提供一种新的制备方法，可以有效的在电化学剥离石墨烯表面生长金属氧化物颗粒。应用本发明提供的电化学剥离石墨烯基金属氧化物，可以作为锂离子电池的负极材料，并展现出优秀的电化学性能。

技术领域

本发明涉及电池材料领域，特别涉及一种电化学剥离石墨烯基金属氧化物、其制备方法及应用。

背景技术

锂离子电池具有比能量大、工作电压高、无记忆效应且对环境友好等优点，不仅在手机、相机、笔记本等小型电器中得到了广泛的应用，而且在电动车、卫星、战斗机等大型电动设备中的应用也备受青睐。锂离子电池性能的提升和应用范围的拓宽在很大程度上取决于负极材料性能的提高和成本的下降。因此，开发电化学性能优异的负极材料是目前锂离子电池研究的热点。

电化学剥离的石墨烯是一种表面缺陷少、含氧官能团少、具有优良的导电性能和力学性能的高质量石墨烯。因此，以电化学剥离石墨烯为载体负载金属氧化物，有望成为高性能锂离子电池的电极材料。但由于电化学剥离石墨烯表面惰性，在其表面很难生长金属氧化物，从而使得电化学剥离石墨烯复合材料的制备和应用受到很大的局限。因此，寻找到一种在电化学剥离石墨烯表面生长金属氧化物的制备方法就显得十分重要。

发明内容

本发明实施例公开了一种电化学剥离石墨烯基金属氧化物、其制备方法及应用，用于提高金属氧化物作为锂离子电池电极材料的电化学性能。技术方案如下：

本发明首先提供了一种电化学剥离石墨烯基金属氧化物，其由电化学剥离石墨烯及分布于石墨烯表面的金属氧化物纳米颗粒组成。

在本发明的一种优选实施方式中，所述金属氧化物纳米颗粒的粒径5-15nm。

本发明还提供了上述电化学剥离石墨烯基金属氧化物的制备方法，包括：

将电化学剥离的石墨烯超声分散在极性非质子溶剂中，往溶液中加入相应的金属前驱体和少量水，室温下搅拌2小时；

将混合液转移到水热釜中，在80～200℃下水热反应2～18小时，将产物离心洗涤，干燥，制得电化学剥离石墨烯基金属氧化物。

在本发明的一种优选实施方式中，所述极性溶剂选自于N,N-二甲基甲酰胺。

在本发明的一种优选实施方式中，所述金属前驱体选自于乙酰丙酮锰、醋酸锰、氯化锡。

在本发明的一种优选实施方式中，电化学剥离石墨烯与金属前驱体的质量比例为1:10。

在本发明的一种优选实施方式中，水热温度为80℃，反应时间为2小时。

本发明还提供了一种锂离子电池的电极材料，以上述电化学剥离石墨烯基金属氧化物作为负极活性物质。

在本发明的一种优选实施方式中，上述锂离子电池负极还包括粘合剂，所述粘合剂的重量为所述石墨烯复合材料重量的1％～3％。

在本发明的一种优选实施方式中，上述锂离子电池还包括正极、隔膜及电解液。