[发明专利]一种石墨烯-氧化铁复合物的阴极材料及其制备方法

说明书

本发明涉及石墨烯‑氧化铁复合物技术领域，且公开了一种石墨烯‑氧化铁复合物的阴极材料及其制备方法，包括以下步骤：a、石墨箔作为阳极，铂丝作为阴极，放在电解液中进行电解，用聚四氟乙烯滤膜抽滤悬浊液；b、用去离子水进行洗涤，次数为4～6次，然后进行烘干，烘干温度为65℃；本发明，在步骤d中采用的水合肼为还原剂，这种方法成本低，产量高，而且这类石墨烯中含有丰富的官能团，特别是含氧官能团，具有亲水性，较容易在溶液中分散，有利于和金属盐复合，较稳定；得到的石墨烯‑氧化铁复合物的阴极材料具备良好的电学性能，具有高的可逆容量，良好的循环稳定性并且绿色可持续，在锂离子电池领域具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及石墨烯-氧化铁复合物技术领域，特别是涉及一种石墨烯-氧化铁复合物的阴极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池日益扩展的应用领域如混合动力汽车、智能电网等对其性能提出了越来越高的要求,而研制开发高容量、长寿命的锂离子电池负极材料是提高电池性能的关键所在。

传统的商业锂离子电池负极材料石墨的理论容量仅为372mAh·g-1，且由于嵌锂电位问题容易生成锂枝晶，导致能量密度不高并存在安全隐患，其他负极材料主要由层状氧化物NaxCoO2、聚阴离子化合物、层状氧化物等材料制备，但是这些化合物的热稳定性差。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的是提供一种石墨烯-氧化铁复合物的阴极材料及其制备方法。

为达到本发明的目的，本发明的一种石墨烯-氧化铁复合物的阴极材料及其制备方法，包括以下步骤：

a、石墨箔作为阳极，铂丝作为阴极，放在电解液中进行电解，用聚四氟乙烯滤膜抽滤悬浊液；

b、用去离子水进行洗涤，次数为4～6次，然后进行烘干，烘干温度为65°C；

c、超声分散烘干后的产物，时长为3～5小时，静置12～20小时，抽滤收集上层分散液，干燥后得到电化学剥离的氧化石墨烯；

d、然后将氧化石墨烯通过热退火，再加入还原剂进行还原，得到还原氧化石墨烯，

e、将铁盐和还原氧化石墨烯混，铁盐的浓度为0.10～0.6mol/L，还原氧化石墨烯的浓度为0.6～3.9mg/mL；

g、将混合溶液通过水浴加热蒸发，然后将其放入马弗炉中，加热至260～350℃，热解时间为2～6h，得到氧化石墨烯表面负载的氧化铁；

f、将氧化石墨烯表面负载的氧化铁加入甲苯中，通过超声分散，然后加入氨丙基三甲氧基硅烷，然后通过回流反应得到氨丙基三甲氧基硅烷修饰的Fe2O3/氧化石墨烯；

g、将氧化石墨烯溶于水中配置成氧化石墨烯悬浊液，超声处理后加入步骤f中的产物，一次搅拌后加入水合肼，二次搅拌至反应结束，将产物洗涤干燥，即得到石墨烯-氧化铁-石墨烯复合结构电池负极材料。

优选地，所述步骤d中采用的还原剂为水合肼。

优选地，所述步骤e中的可溶性铁盐为柠檬酸铁铵。

优选地，所述步骤f中的甲苯与氨丙基三甲氧基硅烷的体积比为45：(0.5～1)。

优选地，所述步骤f中的回流反应具体为在70～100℃下回流4-14h。

优选地，所述步骤g中氧化石墨烯与步骤f中的产物质量比为1：(8～22)。

采用本发明所设计的石墨烯-氧化铁复合物的阴极材料及其制备方法与现有技术相比，具有如下优点：