[发明专利]一种用于石墨烯电池的阴极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于石墨烯电池的阴极材料的制备方法，包括如下步骤：(一)改性石墨烯量子点；(二)Al‑Dy‑Co‑O‑S掺杂石墨烯的制备；(三)阴极材料的制备。本发明还公开了根据所述用于石墨烯电池的阴极材料的制备方法制备而成的用于石墨烯电池的阴极材料。本发明公开的用于石墨烯电池的阴极材料制备方法工艺简单、操作便利、设备依赖性低、反应条件温和，适于规模化生产；制备得到的用于石墨烯电池的阴极材料具有制备成本低廉，比容量高，电池循环寿命长，稳定好，使用安全性高的优点。

技术领域

本发明属于新能源新材料技术领域，涉及一种石墨烯电池用材料，具体地说，涉及一种用于石墨烯电池的阴极材料及其制备方法。

背景技术

随着经济的发展及全球工业化进行的推进，能源问题和环境问题日益突出，成为制约社会进步的主要因素，给地球环境及人们的身体健康造成了严重威胁，人们开始关注清洁新能源装置。石墨烯电池作为一种清洁新能源装置，具有充电快、延续时间长，电池性能佳，循环使用寿命长，清洁环保的优点，能替代传统化石能源，有效地缓解能源问题及环境污染问题，未来一分钟快充石墨烯电池实现产业化后，将带来电池产业的变革，从而也促使新能源汽车产业的革新。

石墨烯电池是利用锂离子在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭的特性开出的一种新能源电池，据已有研究，石墨烯经特殊制备后具有优异的导电性能，添加到动力电池后，能明显提升电池的使用寿命，提高电池大电流放电性能和充电接受能力等技术性能，对提升产品技术质量竞争力，间接起到节能降耗，具有重要的企业效益、用户利益和社会效益。

石墨烯电池的关键部件之一是阴极材料，阴极材料的好坏直接影响电池效率的高低及循环使用寿命的长短。传统石墨烯电池阴极材料主要为普通碳材料如石墨等，其制作方法是将电极活性材料颗粒与导电剂以及黏结剂混合在一起制成浆料然后涂覆于集流体表面，并热处理涂覆后的集流体制成电极，然而这种电极稳定性不高，致使石墨烯电池充放电性能较差，此外，应用该电极的石墨烯电池在较高温度下的循环过程中容量衰减较为严重。石墨烯以其优异的电化学性能成为石墨烯电池阴极材料的首选，但现有技术中的石墨烯阴极材料电极，仍然存在比容量低，循环寿命差，稳定性不佳，从而影响整个电池的性能，应用在电动车、储能电池时，具有电压低、能量小、放电效率低，使用寿命短和安全性差、电池结构性能不稳定的技术问题。

因此，开发一种制备成本低廉，比容量高，电池循环寿命长，稳定好，使用安全性高的用于石墨烯电池的阴极材料符合市场需求，具有广泛的市场价值和应用前景，对促进一分钟快充石墨烯电池实现产业化及新能源汽车行业的发展具有非常重要的意义。

发明内容

为了克服现有技术中的缺陷，本发明提供一种用于石墨烯电池的阴极材料及其制备方法，该制备方法工艺简单、操作便利、设备依赖性低、反应条件温和，适于规模化生产；制备得到的用于石墨烯电池的阴极材料具有制备成本低廉，比容量高，电池循环寿命长，稳定好，使用安全性高的优点。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是，

一种用于石墨烯电池的阴极材料的制备方法，包括如下步骤：

Ⅰ改性石墨烯量子点：将氯基化石墨烯量子点溶于有机溶剂中，再向其中加入1-叔丁基二甲基硅基-5氟吲哚-4-硼酸和碱性催化剂，在60-80℃下搅拌反应6-8小时，后再加入六氟磷酸钠，继续搅拌反应3-4小时，后过滤除去生成的不溶解的无机盐，后再旋蒸除去溶剂，得到改性石墨烯量子点；

ⅡAl-Dy-Co-O-S掺杂石墨烯的制备：将铝盐、镝盐、钴盐、氧化石墨粉末、阴离子表面活性剂、含硫还原剂、氨水加入去离子水中，超声10-15分钟得到混合液，后将混合液加入到水热反应釜中，在190-220℃下进行水热反应18-24小时，后冷却至室温，抽滤干燥，碾磨并过100-300目目筛，得到Al-Dy-Co-O-S掺杂石墨烯；