[发明专利]一种石墨烯/Lix

说明书

本发明公开了一种石墨烯/Li_xV₂O₅复合电极材料、制备方法及其应用，属于锂离子电池领域。本发明的制备方法，利用溶剂热法和石墨烯墨汁制备石墨烯/Li_xV₂O₅复合电极材料，使用原料价格低廉、制备条件简单易控。本发明的石墨烯/Li_xV₂O₅复合电极材料，Li元素的掺杂和石墨烯的包覆，使得复合材料表现出更优异的循环稳定性和倍率性能。其中，Li元素掺杂引起的V₂O₅结构缺陷能够为锂离子扩散提供更多路径，稳定V₂O₅层状结构从而提高电极的电化学稳定性；石墨烯包覆改善了复合电极材料的导电性能及电化学性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，尤其是一种石墨烯/Li_xV₂O₅复合电极材料、制备方法及其应用。

背景技术

随着能源需求的增长，更高效地利用能源是全世界可持续发展的迫切需要。锂离子电池具有能量密度高、循环性能好、工作电压高、绿色环保、使用寿命长等诸多优点，是最具有应用前景的能源电池之一。五氧化二钒由于具有原料丰富、合成简单、价格低廉、安全性好等优点，是一种非常具有潜力的锂离子电池正极材料。

作为正极应用的五氧化二钒材料具有比容量高、工作电压高等优点，但由于电导率低和循环性能较差，应用受到了很大的限制。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种石墨烯/Li_xV₂O₅复合电极材料、制备方法及其应用。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种石墨烯/Li_xV₂O₅复合电极材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将偏钒酸铵、PEG-400溶解在无水乙醇中，混合均匀；将浓硝酸滴加至混合溶液中搅拌均匀；将LiCl加入到混合溶液中搅拌，得到反应液；每40mL无水乙醇中滴加1mL浓硝酸；

(2)将反应液进行水热反应，反应完成后得到反应产物，将所述反应产物离心清洗、干燥后得到Li_xV₂O₅空心微球前驱体；将所述Li_xV₂O₅空心微球前驱体进行热处理，得到Li_xV₂O₅空心微球；

水热反应条件为：180℃下保温20h；

热处理条件为：室温加热至350℃，保温3h后自然冷却；

(3)将乙基纤维素溶解于无水乙醇，加入石墨烯，分散均匀后加入松油醇，得到石墨烯墨汁；将Li_xV₂O₅空心微球加入到石墨烯墨汁后加热搅拌至无水乙醇蒸干，得到石墨烯/Li_xV₂O₅混合浆料；

(4)将所述石墨烯/Li_xV₂O₅混合浆料涂覆到铝箔上，烘干后冲片，进行分解乙基纤维素的热处理，到石墨烯/Li_xV₂O₅复合电极材料。

进一步的，在步骤(1)中，偏钒酸铵与LiCl的摩尔比为0.5：2。

进一步的，在步骤(2)中，加热速率为0.5-1℃/min。