CN103515587A - 钛酸锂-石墨烯复合材料、锂离子电池的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种钛酸锂-石墨烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：将氧化石墨加入由水和乙醇形成的混合溶剂中超声分散，得到氧化石墨烯悬浮液；向氧化石墨烯悬浮液中加入钛酸锂，超声分散，得到含有钛酸锂及氧化石墨烯的悬浮液；及将含有钛酸锂及氧化石墨烯的悬浮液放置于压力为50Pa~200Pa，温度为180℃~250℃的反应釜内反应3h~10h，过滤后得到钛酸锂-石墨烯复合材料。通过上述钛酸锂-石墨烯复合材料的制备方法制备的钛酸锂-石墨烯复合材料能提高钛酸锂与石墨烯之间的附着力，钛酸锂均匀的分散在石墨烯的片层之间形成一个导电网络，从而应用于锂离子电池可以提高循环性能和倍率性能。本发明还提供一种锂离子电池的制备方法。

Description

钛酸锂-石墨烯复合材料、锂离子电池的制备方法
技术领域
本发明涉及一种钛酸锂-石墨烯复合材料的制备方法及锂离子电池的制备方法。
背景技术
石墨烯作为一种新型碳材料，自从2004年被发现以来，由于其二维单分子层结构以及优异的物理性质，如高的理论比表面积、优异的机械强度、良好的柔韧性和高的电导率等，而广泛的应用于锂离子电池。将硅材料与石墨烯进行复合能够有效降低硅材料在膨胀和收缩过程中对电极材料的破坏，从而提高器件的循环性能。
目前制备钛酸锂-石墨烯符合材料时，将钛酸锂粉末与氧化石墨混合均匀后煅烧，从而得到钛酸锂-石墨烯复合材料。然而，该钛酸锂-石墨烯复合材料的制备方法制备的钛酸锂-石墨烯复合材料中钛酸锂与石墨烯之间的附着力较小，从而使得使用钛酸锂-石墨烯复合材料的锂离子电池的倍率性能和循环性能较差。
发明内容
基于此，有必要提供一种钛酸锂-石墨烯复合材料的制备方法，使用该方法得到的钛酸锂-石墨烯复合材料制备的锂离子电池具有较高的倍率性能和循环性能。
一种钛酸锂-石墨烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：
将氧化石墨加入由水和乙醇形成的混合溶剂中超声分散，得到氧化石墨烯悬浮液；
向所述氧化石墨烯悬浮液中加入钛酸锂，超声分散，得到含有钛酸锂及氧化石墨烯的悬浮液；及
将所述含有钛酸锂及氧化石墨烯的悬浮液放置于压力为50Pa~200Pa，温度为180℃~250℃的反应釜内反应3h~10h，过滤后得到钛酸锂-石墨烯复合材料。
在其中一个实施例中，所述混合溶剂中，所述水和所述乙醇的体积比为1:1~3:1。
在其中一个实施例中，所述氧化石墨与所述混合溶剂的固液比为（0.5mg~1mg）：1ml。
在其中一个实施例中，所述氧化石墨与所述钛酸锂的质量比为1:1~1:8。
在其中一个实施例中，在制备石墨烯悬浮液的步骤之前还包括：制备氧化石墨，制备氧化石墨包括以下步骤：
将石墨加入浓硫酸和浓硝酸组成的混合酸液中形成混合液，将混合液的温度保持在-2℃~2℃搅拌10min~30min；
向混合液中加入高锰酸钾，继续将混合液的温度保持在-2℃~2℃搅拌1h；
将混合液升温至80℃~90℃并保温0.5h~2h；
向混合液中加入去离子水，继续在80℃~90℃保温0.5h~2h；及
向混合液中加入过氧化氢除去高锰酸钾，抽滤，洗涤固体物，干燥固体物后得到氧化石墨。
在其中一个实施例中，所述石墨与浓硫酸及浓硝酸的固液比为1g：（80ml~110ml）：（15ml~35ml），所述石墨与高锰酸钾的质量比为1:1~1:10。
还有必要提供一种具有较高的倍率性能和循环性能的锂离子电池的制备方法。
一种锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：
提供正极活性材料和负极活性材料，所述负极活性材料为上述钛酸锂-石墨烯复合材料的制备方法制备的钛酸锂-石墨烯复合材料；
分别将所述正极活性材料及所述负极活性材料涂敷在正极集流体及负极集流体上制备正极及负极；及
将所述正极及负极与隔膜组装后浸泡于电解液中，得到锂离子电池。
在其中一个实施例中，所述正极活性材料选自钴酸锂、磷酸铁锂及锰酸锂中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述正极由以下步骤制备：将所述正极活性材料与正极粘结剂、正极导电剂按质量比75~90:5~10:5~15混合形成正极材料，将所述正极材料与溶剂混合配制成正极浆料，然后将所述正极浆料涂布在正极集流体上，经干燥、轧膜、分切后制作成正极。
在其中一个实施例中，所述负极由以下步骤制备：将所述负极活性材料、负极粘结剂、负极导电剂按质量比80~90:5~10:5~10混合形成负极材料，将所述负极材料与溶剂混合配制成负极浆料，然后将所述负极浆料涂布在负极集流体上，经干燥、轧膜、分切后制作成负极。
上述钛酸锂-石墨烯复合材料的制备方法及锂离子电池的制备方法，通过将钛酸锂加入氧化石墨烯悬浮液中超声分散，从而使得钛酸锂均匀的分散在氧化石墨烯的片层之间，再将含有钛酸锂及氧化石墨烯的悬浮液放置于压力为50Pa~200Pa，温度为180℃~250℃的反应釜内反应3h~10h，通过在此条件下复合能提高钛酸锂与石墨烯之间的附着力，钛酸锂均匀的分散在石墨烯的片层之间形成一个导电网络，从而应用于锂离子电池可以提高锂离子电池的循环性能和倍率性能。
附图说明
图1为一实施方式的钛酸锂-石墨烯复合材料的制备方法的流程图；
图2为一实施方式的锂离子电池的制备方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
请参阅图1，一实施方式的钛酸锂-石墨烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤S110、制备氧化石墨。
制备氧化石墨包括以下步骤：
步骤一、将石墨加入浓硫酸和浓硝酸组成的混合酸液中形成混合液，将混合液的温度保持在-2℃~2℃搅拌10min~30min。
优选的，石墨的纯度为99.5％。石墨为粒径为微米级的粉末。
优选的，石墨与浓硫酸及浓硝酸的固液比为1g：（80ml~110ml）：（15ml~35ml）。
优选的，将混合液放置于冰水浴中搅拌20分钟。
优选的，浓硫酸的质量浓度为98%，浓硝酸的质量浓度为65%。
步骤二、向混合液中加入高锰酸钾，继续将混合液的温度保持在-2℃~2℃搅拌1h。
优选的，混合液中的石墨与高锰酸钾的质量比为1:1~1:10。
步骤三、将混合液升温至80℃~90℃并保持0.5h~2h。
步骤四、向混合液中加入去离子水，继续在80℃~90℃保温0.5h~2h。
优选的，石墨与去离子水的固液比为1g：（46ml~92ml）。
步骤五、向混合液中加入过氧化氢除去高锰酸钾，抽滤，洗涤固体物，干燥固体物后得到氧化石墨。
优选的，向混合液中加入质量分数为30%的过氧化氢溶液除去高锰酸钾，高锰酸钾与过氧化氢溶液的比为1g：(1ml~3ml)。
优选的，依次使用稀盐酸和去离子水反复洗涤固体物。
优选的，将固体物在60℃下真空干燥10h~12h。
可以理解，步骤S110也可省略，此时直接购买氧化石墨即可。
步骤S120、将氧化石墨加入由水和乙醇形成的混合溶剂中超声分散，得到氧化石墨烯悬浮液。
优选的，将步骤S110中制备的氧化石墨加入混合溶剂中超声分散1h~2h。
优选的，超声分散的功率为500W~1000W。
优选的，配制所述氧化石墨烯悬浮液时，氧化石墨与混合溶剂的固液比为（0.5mg~1mg）：1ml。
优选的，混合溶剂中水和乙醇的体积比为1:1~3:1。
步骤S130、向氧化石墨烯悬浮液中加入钛酸锂，超声分散，得到含有钛酸锂及氧化石墨烯的悬浮液。
优选的，氧化石墨与钛酸锂的质量比为1:1~1:8。
优选的，向氧化石墨烯悬浮液中加入钛酸锂，超声分散1h~2h。
步骤S140、将含有钛酸锂及氧化石墨烯的悬浮液放置于压力为50Pa~200Pa，温度为180℃~250℃的反应釜内反应3h~10h，过滤后得到钛酸锂-石墨烯复合材料。
优选的，将含有钛酸锂及氧化石墨烯的悬浮液放置于压力为50Pa~200Pa，温度为180℃~250℃的反应釜中3h~10h。
优选的，将过滤后得到的固体物使用去离子水洗涤后在60℃下真空烘干12h得到钛酸锂-石墨烯复合材料。
上述钛酸锂-石墨烯复合材料的制备方法，通过将钛酸锂加入氧化石墨烯悬浮液中超声分散，从而使得钛酸锂均匀的分散在氧化石墨烯的片层之间，再将含有钛酸锂及氧化石墨烯的悬浮液放置于压力为50Pa~200Pa，温度为180℃~250℃的反应釜内反应3h~10h，通过在此条件下复合能提高钛酸锂与石墨烯之间的附着力，钛酸锂均匀的分散在石墨烯的片层之间形成一个导电网络，从而应用于锂离子电池可以提高锂离子电池的循环性能和倍率性能。
请参阅图2，一实施方式的锂离子电池的制备方法，包括如下步骤：
步骤S210、提供正极活性材料和负极活性材料，负极活性材料为钛酸锂-石墨烯复合材料。
其中，钛酸锂-石墨烯复合材料由上述钛酸锂-石墨烯复合材料的制备方法制备。
优选的，正极活性材料选自钴酸锂、磷酸铁锂及锰酸锂中的至少一种。
步骤S220、分别将正极活性材料及负极活性材料涂敷在正极集流体及负极集流体上制备正极及负极。
本实施方式中，将正极活性材料、正极粘合剂、正极导电剂按质量比75~90:5~10:5~15混合形成正极材料，将正极材料与溶剂混合形成正极浆料，之后将正极浆料涂布在正极集流体（铝箔）上，经干燥、轧膜、分切后制作成正极。正极粘结剂为聚偏氟乙烯（PVDF），正极导电剂为乙炔黑。溶剂为N-甲基吡咯烷酮（NMP）。正极浆料的粘度为4000厘泊~8000厘泊，优选为5500厘泊~6500厘泊。
本实施方式中，将负极活性物质、负极粘结剂、负极导电剂按质量比80~90:5~10:5~10混合形成负极材料，将负极材料与溶剂混合形成负极浆料，之后将负极浆料涂布在负极集流体（铜箔）上，经干燥、轧膜、分切后制作成负极。负极粘结剂为丁苯橡胶（SBR）与羧甲基纤维素钠（CMC）的混合物，导电剂为乙炔黑。溶剂为N-甲基吡咯烷酮（NMP）。负极浆料的粘度为5500厘泊~6500厘泊，优选为5500厘泊~6500厘泊。
步骤S230、将正极及负极与隔膜组装后浸泡于电解液中，得到锂离子电池。
本实施方式中，电解液为锂离子电解质盐与非水有机溶剂配制而成。锂离子电解质盐选自LiPF6、LiBF4、LiTFSI(LiN(SO2CF3)2)及LiFSI(LiN(SO2F)2)中的至少一种，非水有机溶剂选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯及乙腈中的至少一种。电解液的浓度优选为1mol/L。
本实施方式中，正极极片、隔膜及负极极片依次层叠后组成电芯，再用锂离子电池壳体密封电芯，最后通过设置在锂离子电池壳体上的注液口注入电解液，密封注液口即可得到锂离子电池。
上述锂离子电池的制备方法较为简单，钛酸锂-石墨烯复合材料中钛酸锂均匀的分散在石墨烯的片层之间进而形成一个导电网络，且钛酸锂与石墨烯之间的附着力较大，从而钛酸锂-石墨烯复合材料作为负极材料应用于锂离子电池，制备的锂离子电池的倍率特性和循环性能较佳。
以下结合具体实施例来进一步说明。
实施例1
本实施例通过氧化石墨，经剥离、与钛酸锂混合以及水热处理制备钛酸锂-石墨烯复合材料的工艺流程图如下：
石墨→氧化石墨→钛酸锂-石墨烯复合材料
（1）石墨：纯度99.5%；
（2）氧化石墨：称取（1）中纯度为99.5%的石墨1g加入由90ml浓硫酸(质量分数为98%)和25ml浓硝酸(质量分数为65%)组成的混合溶液中，将混合物置于冰水混合浴环境下进行搅拌20分钟，再慢慢地往混合物中加入6g高锰酸钾，搅拌1小时，接着将混合物加热至85°C并保持30分钟，之后加入92ml去离子水继续在85°C下保持30分钟，最后加入10ml过氧化氢溶液（质量分数30%），搅拌10分钟，对混合物进行抽滤，再依次分别用100ml稀盐酸和150ml去离子水对固体物进行洗涤，共洗涤三次，最后固体物质在60°C真空烘箱中干燥12小时得到氧化石墨；
（3）钛酸锂-石墨烯复合材料：将（2）中制备的氧化石墨加入去离子水和乙醇（体积比1∶1）混合溶剂中，氧化石墨在混合溶剂中的溶度为1mg/ml，对氧化石墨溶液进行超声，超声功率为500W，1小时后停止超声，加入钛酸锂颗粒，钛酸锂的溶度为5mg/ml，超声1小时后，将混合溶液置于压力为100Pa和温度为200°C的反应釜内反应，4小时后对混合溶液进行过滤，将固体物质置于60°C的真空烘箱中烘12小时，得到钛酸锂-石墨烯复合材料。
实施例2
本发明通过氧化石墨，经剥离、与钛酸锂混合以及水热处理制备钛酸锂-石墨烯复合材料的工艺流程图如下：
石墨→氧化石墨→钛酸锂-石墨烯复合材料
（1）石墨：纯度99.5%；
（2）氧化石墨：称取（1）中纯度为99.5%的石墨1g加入由90ml浓硫酸(质量分数为98%)和25ml浓硝酸(质量分数为65%)组成的混合溶液中，将混合物置于冰水混合浴环境下进行搅拌20分钟，再慢慢地往混合物中加入6g高锰酸钾，搅拌1小时，接着将混合物加热至85°C并保持30分钟，之后加入92ml去离子水继续在85°C下保持30分钟，最后加入10ml过氧化氢溶液（质量分数30%），搅拌10分钟，对混合物进行抽滤，再依次分别用100ml稀盐酸和150ml去离子水对固体物进行洗涤，共洗涤三次，最后固体物质在60°C真空烘箱中干燥12小时得到氧化石墨；
（3）钛酸锂-石墨烯复合材料：将（2）中制备的氧化石墨加入去离子水和乙醇（体积比2:1）混合溶剂中，氧化石墨在混合溶剂中的溶度为0.5mg/ml，对氧化石墨溶液进行超声，超声功率为800W，2小时后停止超声，加入钛酸锂颗粒，钛酸锂的溶度为4mg/ml，超声2小时后，将混合溶液置于压力为50Pa和温度为180°C的反应釜内反应，5小时后对混合溶液进行过滤，将固体物质置于60°C的真空烘箱中烘12小时，得到钛酸锂-石墨烯复合材料。
实施例3
本发明通过氧化石墨，经剥离、与钛酸锂混合以及水热处理制备钛酸锂-石墨烯复合材料的工艺流程图如下：
石墨→氧化石墨→钛酸锂-石墨烯复合材料
（1）石墨：纯度99.5%；
（2）氧化石墨：称取（1）中纯度为99.5%的石墨1g加入由90ml浓硫酸(质量分数为98%)和25ml浓硝酸(质量分数为65%)组成的混合溶液中，将混合物置于冰水混合浴环境下进行搅拌20分钟，再慢慢地往混合物中加入6g高锰酸钾，搅拌1小时，接着将混合物加热至85°C并保持30分钟，之后加入92ml去离子水继续在85°C下保持30分钟，最后加入10ml过氧化氢溶液（质量分数30%），搅拌10分钟，对混合物进行抽滤，再依次分别用100ml稀盐酸和150ml去离子水对固体物进行洗涤，共洗涤三次，最后固体物质在60°C真空烘箱中干燥12小时得到氧化石墨；
（3）钛酸锂-石墨烯复合材料：将（2）中制备的氧化石墨加入去离子水和乙醇（体积比1:1）混合溶剂中，氧化石墨在混合溶剂中的溶度为0.5mg/ml，对氧化石墨溶液进行超声，超声功率为1000W，1小时后停止超声，加入钛酸锂颗粒，钛酸锂的溶度为1mg/ml，超声1小时后，将混合溶液置于压力为80Pa和温度为250°C的反应釜内反应，3小时后对混合溶液进行过滤，将固体物质置于60°C的真空烘箱中烘12小时，得到钛酸锂-石墨烯复合材料。
实施例4
本发明通过氧化石墨，经剥离、与钛酸锂混合以及水热处理制备钛酸锂-石墨烯复合材料的工艺流程图如下：
石墨→氧化石墨→钛酸锂-石墨烯复合材料
（1）石墨：纯度99.5%；
（2）氧化石墨：称取（1）中纯度为99.5%的石墨1g加入由90ml浓硫酸(质量分数为98%)和25ml浓硝酸(质量分数为65%)组成的混合溶液中，将混合物置于冰水混合浴环境下进行搅拌20分钟，再慢慢地往混合物中加入6g高锰酸钾，搅拌1小时，接着将混合物加热至85°C并保持30分钟，之后加入92ml去离子水继续在85°C下保持30分钟，最后加入10ml过氧化氢溶液（质量分数30%），搅拌10分钟，对混合物进行抽滤，再依次分别用100ml稀盐酸和150ml去离子水对固体物进行洗涤，共洗涤三次，最后固体物质在60°C真空烘箱中干燥12小时得到氧化石墨；
（3）钛酸锂-石墨烯复合材料：将（2）中制备的氧化石墨加入去离子水和乙醇（体积比3:1）混合溶剂中，氧化石墨在混合溶剂中的溶度为1mg/ml，对氧化石墨溶液进行超声，超声功率为500W，2小时后停止超声，加入钛酸锂颗粒，钛酸锂的溶度为1mg/ml，超声2小时后，将混合溶液置于压力为200Pa和温度为180°C的反应釜内反应，10小时后对混合溶液进行过滤，将固体物质置于60°C的真空烘箱中烘12小时，得到钛酸锂-石墨烯复合材料。
实施例5
（1）将实施例1制备的钛酸锂-石墨烯复合材料、负极粘结剂丁苯橡胶和羧甲基纤维素钠的混合物、负极导电剂乙炔黑按质量比80:10：10混合形成负极材料，将负极材料与溶剂混合形成负极浆料，之后将负极浆料涂布在负极集流体（铜箔）上，经干燥、轧膜、分切后制作成负极；将正极活性材料钴酸锂、正极粘合剂聚偏氟乙烯、正极导电剂乙炔黑按质量比75:10:15混合形成正极材料，将正极材料与溶剂N-甲基吡咯烷酮混合形成正极浆料，之后将正极浆料涂布在正极集流体（铝箔）上，经干燥、轧膜、分切后制作成正极。
（2）将正极、隔膜、负极按照顺序叠片组装成电芯，再用电池壳体密封电芯，随后往设置在电池壳体上的注液口往电池壳体里注入1mol/L的电解液，电解液由LiPF6溶于碳酸二甲酯中形成，密封注液口，得到锂离子电池。
实施例6
（1）将实施例2制备的钛酸锂-石墨烯复合材料、负极粘结剂丁苯橡胶和羧甲基纤维素钠的混合物、负极导电剂乙炔黑按质量比90:5:5混合形成负极材料，将负极材料与溶剂混合形成负极浆料，之后将负极浆料涂布在负极集流体（铜箔）上，经干燥、轧膜、分切后制作成负极；将正极活性材料磷酸铁锂、正极粘合剂聚偏氟乙烯、正极导电剂乙炔黑按质量比90:5:5混合形成正极材料，将正极材料与溶剂N-甲基吡咯烷酮混合形成正极浆料，之后将正极浆料涂布在正极集流体（铝箔）上，经干燥、轧膜、分切后制作成正极。
（2）将正极、隔膜、负极按照顺序叠片组装成电芯，再用电池壳体密封电芯，随后往设置在电池壳体上的注液口往电池壳体里注入1mol/L的电解液，电解液由LiBF4溶于碳酸二乙酯中形成，密封注液口，得到锂离子电池。
实施例7
（1）将实施例3制备的钛酸锂-石墨烯复合材料、负极粘结剂丁苯橡胶和羧甲基纤维素钠的混合物、负极导电剂乙炔黑按质量比85:5:10混合形成负极材料，将负极材料与溶剂混合形成负极浆料，之后将负极浆料涂布在负极集流体（铜箔）上，经干燥、轧膜、分切后制作成负极；将正极活性材料锰酸锂、正极粘合剂聚偏氟乙烯、正极导电剂乙炔黑按质量比80:5:15混合形成正极材料，将正极材料与溶剂N-甲基吡咯烷酮混合形成正极浆料，之后将正极浆料涂布在正极集流体（铝箔）上，经干燥、轧膜、分切后制作成正极。
（2）将正极、隔膜、负极按照顺序叠片组装成电芯，再用电池壳体密封电芯，随后往设置在电池壳体上的注液口往电池壳体里注入1mol/L的电解液，电解液由LiTFSI溶于碳酸丙烯酯中形成，密封注液口，得到锂离子电池。
实施例8
（1）将实施例4制备的钛酸锂-石墨烯复合材料、负极粘结剂丁苯橡胶和羧甲基纤维素钠的混合物、负极导电剂乙炔黑按质量比85:7:8混合形成负极材料，将负极材料与溶剂混合形成负极浆料，之后将负极浆料涂布在负极集流体（铜箔）上，经干燥、轧膜、分切后制作成负极；将正极活性材料锰酸锂、正极粘合剂聚偏氟乙烯、正极导电剂乙炔黑按质量比85:5:10混合形成正极材料，将正极材料与溶剂N-甲基吡咯烷酮混合形成正极浆料，之后将正极浆料涂布在正极集流体（铝箔）上，经干燥、轧膜、分切后制作成正极。
（2）将正极、隔膜、负极按照顺序叠片组装成电芯，再用电池壳体密封电芯，随后往设置在电池壳体上的注液口往电池壳体里注入1mol/L的电解液，电解液由LiFSI溶于由碳酸乙烯酯及乙腈混合形成的混合溶剂中形成，密封注液口，得到锂离子电池。
实施例9
（1）将实施例1制备的钛酸锂-石墨烯复合材料、负极粘结剂丁苯橡胶和羧甲基纤维素钠的混合物、负极导电剂乙炔黑按质量比85:5:10混合形成负极材料，将负极材料与溶剂混合形成负极浆料，之后将负极浆料涂布在负极集流体（铜箔）上，经干燥、轧膜、分切后制作成负极。
（2）以锂片作为正极，将正极、隔膜、负极按照顺序叠片组装成电芯，再用电池壳体密封电芯，随后往设置在电池壳体上的注液口往电池壳体里注入1mol/L的电解液，电解液由LiPF6溶于碳酸二甲酯中形成，密封注液口，得到锂离子电池。
实施例10
（1）将实施例2制备的钛酸锂-石墨烯复合材料、负极粘结剂丁苯橡胶和羧甲基纤维素钠的混合物、负极导电剂乙炔黑按质量比85:5:10混合形成负极材料，将负极材料与溶剂混合形成负极浆料，之后将负极浆料涂布在负极集流体（铜箔）上，经干燥、轧膜、分切后制作成负极。
（2）以锂片作为正极，将正极、隔膜、负极按照顺序叠片组装成电芯，再用电池壳体密封电芯，随后往设置在电池壳体上的注液口往电池壳体里注入1mol/L的电解液，电解液由LiBF4溶于碳酸二乙酯中形成，密封注液口，得到锂离子电池。
实施例11
（1）将实施例3制备的钛酸锂-石墨烯复合材料、负极粘结剂丁苯橡胶和羧甲基纤维素钠的混合物、负极导电剂乙炔黑按质量比85:5:10混合形成负极材料，将负极材料与溶剂混合形成负极浆料，之后将负极浆料涂布在负极集流体（铜箔）上，经干燥、轧膜、分切后制作成负极。
（2）以锂片作为正极，将正极、隔膜、负极按照顺序叠片组装成电芯，再用电池壳体密封电芯，随后往设置在电池壳体上的注液口往电池壳体里注入1mol/L的电解液，电解液由LiTFSI溶于碳酸丙烯酯中形成，密封注液口，得到锂离子电池。
实施例12
（1）将实施例4制备的钛酸锂-石墨烯复合材料、负极粘结剂丁苯橡胶和羧甲基纤维素钠的混合物、负极导电剂乙炔黑按质量比85:5:10混合形成负极材料，将负极材料与溶剂混合形成负极浆料，之后将负极浆料涂布在负极集流体（铜箔）上，经干燥、轧膜、分切后制作成负极。
（2）以锂片作为正极，将正极、隔膜、负极按照顺序叠片组装成电芯，再用电池壳体密封电芯，随后往设置在电池壳体上的注液口往电池壳体里注入1mol/L的电解液，电解液由LiFSI溶于由碳酸乙烯酯和乙腈混合形成的混合溶剂中形成，密封注液口，得到锂离子电池。
请参阅表1，表1所示为实施例5~12制备的锂离子电池在0.1C电流下进行充放电得到的储能容量的测试数据。
表1
Figure BDA00001786354300121
从表1可以看出，本发明制备的钛酸锂-石墨烯复合材料制备的锂离子电池循环300次后比容量保持率均大于75%，最高达到90%。
请参阅表2，表2所示为实施例5~12制备的锂离子电池在0.1C和2C电流下进行充放电循环两次得到的储能容量的测试数据。
表2
从表2可以看出，本发明制备的钛酸锂-石墨烯复合材料制备的锂离子电池在电流为从0.1C升至2C时，比容量保持率均大于70%，最高达到81%，倍率特性较佳。
请参阅表3，表3所示为实施例1~4制备的钛酸锂-石墨烯复合材料通过四探针测试法测试出的电导率数据。
表3
 实施例1  实施例2  实施例3  实施例4
  电导率(S/m)  74 3  613  856  1045
从表3中可以看出，所制备的钛酸锂-石墨烯复合材料具有较高的电导率，最高达到1045S/m。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种钛酸锂-石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将氧化石墨加入由水和乙醇形成的混合溶剂中超声分散，得到氧化石墨烯悬浮液；
向所述氧化石墨烯悬浮液中加入钛酸锂，超声分散，得到含有钛酸锂及氧化石墨烯的悬浮液；及
将所述含有钛酸锂及氧化石墨烯的悬浮液放置于压力为50Pa~200Pa，温度为180℃~250℃的反应釜内反应3h~10h，过滤后得到钛酸锂-石墨烯复合材料。
2.根据权利要求1所述的钛酸锂-石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述混合溶剂中，所述水和所述乙醇的体积比为1:1~3:1。
3.根据权利要求1所述的钛酸锂-石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨与所述混合溶剂的固液比为（0.5mg~1mg）：1ml。
4.根据权利要求1所述的钛酸锂-石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨与所述钛酸锂的质量比为1:1~1:8。
5.根据权利要求1所述的钛酸锂-石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，在制备石墨烯悬浮液的步骤之前还包括：制备氧化石墨，制备氧化石墨包括以下步骤：
将石墨加入浓硫酸和浓硝酸组成的混合酸液中形成混合液，将混合液的温度保持在-2℃~2℃搅拌10min~30min；
向混合液中加入高锰酸钾，继续将混合液的温度保持在-2℃~2℃搅拌1h；
将混合液升温至80℃~90℃并保温0.5h~2h；
向混合液中加入去离子水，继续在80℃~90℃保温0.5h~2h；及
向混合液中加入过氧化氢除去高锰酸钾，抽滤，洗涤固体物，干燥固体物后得到氧化石墨。
6.根据权利要求1所述的钛酸锂-石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述石墨与浓硫酸及浓硝酸的固液比为1g：（80ml~110ml）：（15ml~35ml），所述石墨与高锰酸钾的质量比为1:1~1:10。
7.一种锂离子电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供正极活性材料和负极活性材料，所述负极活性材料为权利要求1至6任一项所述的钛酸锂-石墨烯复合材料的制备方法制备的钛酸锂-石墨烯复合材料；
分别将所述正极活性材料及所述负极活性材料涂敷在正极集流体及负极集流体上制备正极及负极；及
将所述正极及负极与隔膜组装后浸泡于电解液中，得到锂离子电池。
8.根据权利要求7所述的锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述正极活性材料选自钴酸锂、磷酸铁锂及锰酸锂中的至少一种。
9.根据权利要求7所述的锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述正极由以下步骤制备：将所述正极活性材料与正极粘结剂、正极导电剂按质量比75~90:5~10:5~15混合形成正极材料，将所述正极材料与溶剂混合配制成正极浆料，然后将所述正极浆料涂布在正极集流体上，经干燥、轧膜、分切后制作成正极。
10.根据权利要求7所述的锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述负极由以下步骤制备：将所述负极活性材料、负极粘结剂、负极导电剂按质量比80~90:5~10:5~10混合形成负极材料，将所述负极材料与溶剂混合配制成负极浆料，然后将所述负极浆料涂布在负极集流体上，经干燥、轧膜、分切后制作成负极。
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