[发明专利]一种锂离子电池负极用石墨烯复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种锂离子电池负极用石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法是将石墨烯类材料在浓酸环境中氧化，超声分散后与钛源混合，经干燥煅烧后制得。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述石墨烯类材料选自石墨烯或石墨烯衍生材料；

优选地，所述石墨烯类材料具有三维结构，且表面含有大量纳米级微孔；优选地，所述石墨烯类材料的电导率≥100mS/m；进一步优选地，所述石墨烯类材料的表面具有孔径在2nm-100nm范围内的微孔；特别优选地，所述石墨烯类材料的比表面积范围为1500cm²/g-3000cm²/g；

优选地，所述表面含有大量纳米级微孔的具有三维结构的石墨烯类材料的制备过程为：将热处理或者微波辐照得到的石墨烯粉末与强碱反应，经过后处理制备得到。

3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述钛源为钛源前驱体和/或纳米二氧化钛粒子；

优选地，所述钛源前驱体选自四氯化钛、钛酸正丁酯和钛酸异丙酯中的任意1种或至少2种的组合；

优选地，所述纳米二氧化钛粒子的粒径为10-500nm。

4.如权利要求1-3之一所述的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

（1）将石墨烯类材料在浓酸环境中氧化得到氧化石墨类材料，经超声分散于分散剂中得悬浮液a；

（2）将钛源添加到悬浮液a中混合均匀，并水解得到悬浮液b；

（3）将悬浮液b搅拌均匀，经抽滤或者喷雾干燥得到块状或者粉末材料，将块状或者粉末材料煅烧得到二氧化钛/石墨烯复合材料。

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述浓酸选自浓硫酸、浓硝酸、浓高氯酸、浓磷酸和浓盐酸中的任意1种或至少2种的组合，优选浓硫酸、浓盐酸、浓高氯酸/浓磷酸的组合、浓硝酸/浓高氯酸/浓盐酸的组合，进一步优选浓硫酸和/或浓高氯酸；

优选地，步骤（1）所述氧化为用氧化剂进行氧化；所述氧化的时间为0.5h-5h；

优选地，所述氧化剂选自高锰酸钾、硝酸盐、高氯酸盐、过氧化氢、铬酸盐和过硫酸盐中的任意1种或至少2种的组合，优选硝酸盐、铬酸盐、过硫酸盐中的任意1种或至少2种的组合；最优选高锰酸钾和/或过氧化氢；

优选地，步骤（1）所述分散剂为水，或水与乙醇、异丙醇、乙二醇中的任意1中或至少2种的组合，优选自水、水/乙醇、水/乙醇/丙二醇中的任意1种或至少2种的组合，进一步优选水。

6.如权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述悬浮液中，可以添加表面活性剂，所述表面活性剂选自十二烷基磺酸钠、硬脂酸、PVA中的任意1种或至少2种的组合，优选十二烷基磺酸钠；优选地，所述表面活性剂的添加量为0-5wt%；

优选地，步骤（2）所述悬浮液b中，石墨烯类材料的质量百分含量为0.1wt%-15wt%，优选0.1-10wt%，进一步优选3-10wt%；

优选地，步骤（2）所述悬浮液b中，钛源和氧化石墨类材料的质量比为1∶3-8，优选1∶4-6，进一步优选1∶5；

优选地，步骤（2）所述水解温度为50-90℃，优选50-70℃，进一步优选60℃；

优选地，步骤（2）所述水解时间为1-8h，优选1-6h，进一步优选2h。

7.如权利要求4-6之一所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述喷雾干燥的温度为100℃-200℃，优选120℃-180℃；

优选地，步骤（3）所述煅烧为高温煅烧处理，所述煅烧温度为500℃-1200℃，优选500℃-1000℃；优选地，所述煅烧时间为4-15h，优选4-8h，进一步优选6h；

优选地，所述煅烧在保护气氛中进行，所述保护气氛为氢气和惰性气体的组合，所述惰性气体优选氩气和/或氮气；进一步优选地，所述保护气氛为氢气/氩气的组合和/或氢气/氮气的组合，特别优选氢气/氩气的组合。