[发明专利]一种氟化石墨烯改性钛酸锂材料及制备和应用

说明书

本发明提供一种氟化石墨烯改性钛酸锂材料及其制备方法。一种氟化石墨烯改性钛酸锂材料，由氟化石墨烯与钛酸锂复合而成；钛酸锂占整体材料的质量分数为55％‑98％，其中较优的是62％‑97％，最优的是70％‑94％。材料表面含有C‑F‑Ti键和F‑Ti键；钛酸锂占整体材料的质量分数为55％‑98％，炭元素占整体材料的质量分数为1％‑25％，氟元素占整体材料的质量分数为0.2％‑20％；较优：钛酸锂占整体材料的质量分数为62％‑97％，炭元素占整体材料的质量分数为2％‑20％，氟元素占整体材料的质量分数为0.5％‑18％；最优：钛酸锂占整体材料的质量分数为70％‑94％，炭元素占整体材料的质量分数为5％‑18％，氟元素占整体材料的质量分数为0.8％‑15％。

技术领域

本发明涉及锂离子电池、锂离子超级电容器领域，尤其涉及一种改性钛酸锂负极及其制备方法。

背景技术

钛酸锂作为一种零应变材料，充放电过程中体积几乎不发生变化，可以避免因体积变化导致的容量衰减，具有较长的循环寿命，因此，钛酸锂作为锂离子动力电池、锂离子超级电容器的负极材料有着巨大的研究价值和商业应用前景。

尽管钛酸锂有很大的技术优势，但是制约钛酸锂进一步大规模商业应用的原因主要是再充放电过程中，钛酸锂催化电解液分解，导致电池胀气。另外当应用于锂离子超级电容器时，钛酸锂的电子传导较差也是制约应用的因素之一，需要与大量的导电材料混合使用。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种氟化石墨烯改性钛酸锂材料及其制备方法。

一种氟化石墨烯改性钛酸锂材料，由氟化石墨烯与钛酸锂复合而成；钛酸锂占整体材料的质量分数为55％-98％，其中较优的是62％-97％，最优的是70％-94％。

材料表面含有C-F-Ti键和F-Ti键；钛酸锂占整体材料的质量分数为55％-98％，炭元素占整体材料的质量分数为1％-25％，氟元素占整体材料的质量分数为0.2％-20％；

较优：钛酸锂占整体材料的质量分数为62％-97％，炭元素占整体材料的质量分数为2％-20％，氟元素占整体材料的质量分数为0.5％-18％；

最优：钛酸锂占整体材料的质量分数为70％-94％，炭元素占整体材料的质量分数为5％-18％，氟元素占整体材料的质量分数为0.8％-15％。

所述氟化石墨烯改性钛酸锂材料的制备方法，

1)将醋酸锂、有机醇、醋酸、去离子水、氟化石墨烯混合成均匀液体；

2)于上述液体中加入上述液体的质量的1.0-20倍(较优2.0-15倍，最优4.0-10倍)有机钛化物搅拌0.5-10小时(较优的搅拌时间为1-8小时，最优的搅拌时间为1.5-6小时)，，然后停止搅拌，过滤、离心或蒸干液体得到中间相，，将中间相在惰性气氛气体下300-1000℃(较优的为350-900℃，最优的是400-850℃)高温煅烧1-24小时(较优的为2-20小时，最优的是3-12小时)，冷却后制成粉体材料；

上述提到的均匀液体的组成为，按质量份数计：0.2-1.8质量份的醋酸锂、40-90质量份的有机醇、1.0-3.0质量份的醋酸、0.1-6质量份的去离子水、0.1-5质量份的氟化石墨烯。

所述的有机醇包括甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇中的一种或者两种以上；

所述的惰性气氛气体为氮气、氩气、氦气中的一种或者两种以上；

所述的氟化石墨烯中的F/C比为0.1-1.5，较优的是0.3-1.3，最优的是0.5-1.2；所述

的氟化石墨烯的层数为1-15，较优的是1-10，最优的是1-5。

所述有机钛化物为钛酸锂四丁酯、钛酸四甲酯、钛酸四乙酯、钛酸四丙酯中的一种或者两种以上。