CN104953120A - 一种锂电池所用石墨的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锂电池所用石墨的加工方法，包括如下步骤：将氧化石墨加入水中超声分散，得到氧化石墨烯悬浮液；向所述氧化石墨烯悬浮液中加入氢氧化钴，超声分散后过滤，得到氢氧化钴与氧化石墨烯的混合物；及在保护性气体氛围下，将所述氢氧化钴与氧化石墨烯的混合物升温至450℃-700℃，并保温0.5h-2h，冷却得到四氧化三钴-石墨烯复合材料，通过上述四氧化三钴-石墨烯复合材料的制备方法制备的四氧化三钴-石墨烯复合材料可以提高使用四氧化三钴-石墨烯复合材料的锂离子电池的倍率特性和循环性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种锂电池所用石墨的加工方法。
背景技术
目前商品化锂离子电池所使用的负极材料一般为石墨，它的理论容量为372mAh/g，容量较低；它的储能电位平台（0-0.25V vs Li/Li+）较低，这往往会导致锂枝晶的产生，锂枝晶产生到一定量时会刺穿隔膜，使得正负极发生短路，短路产生大量的热量，从而使得整个电池自燃或发生爆炸。
发明内容
本发明公开了一种锂电池所用石墨的加工方法，提高锂离子电池的倍率特性和循环性能。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种锂电池所用石墨的加工方法，包括如下步骤：
将氧化石墨加入水中超声分散，得到氧化石墨烯悬浮液；
向所述氧化石墨烯悬浮液中加入氢氧化钴，超声分散后过滤，得到氢氧化钴与氧化石墨烯的混合物；
在保护性气体氛围下，将所述氢氧化钴与氧化石墨烯的混合物升温至450℃-700℃，并保温0.5h-2h，冷却得到四氧化三钴-石墨烯复合材料。
作为改进，所述保护性气体选自氮气及氩气中的至少一种。
作为改进，所述氧化石墨烯悬浮液中，所述氧化石墨烯的浓度为0.5mg/ml-1mg/ml。
作为改进，所述氧化石墨与所述氢氧化钴的质量比为1:2-5:2。
作为改进，将所述氢氧化钴与氧化石墨烯的混合物以15℃/min-25℃/min的升温速率升温至450℃-700℃。
作为改进，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；
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。
本发明的有益效果是：
本发明通过四氧化三钴-石墨烯复合材料的制备方法制备的四氧化三钴-石墨烯复合材料，可以提高使用四氧化三钴-石墨烯复合材料的锂离子电池的倍率特性和循环性能。
具体实施方式
实施例1
本实施例制备石墨烯复合材料的工艺流程如下：
石墨→氧化石墨→氢氧化钴/氧化石墨烯→四氧化三钴-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℃并保持30分钟，之后加入92ml去离子水继续在85℃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℃真空烘箱中干燥12小时得到氧化石墨；
（3）氢氧化钴/氧化石墨烯：将（2）中得到的氧化石墨分散在去离子水中，氧化石墨的溶度为0.5mg/ml，并加入一定量氢氧化钴，氢氧化钴的溶度为0.2mg/ml，用功率为800W的超声机对混合液进行超声，超声2小时后，过滤，将固体产物置于温度为60℃的真空烘箱中干燥12小时，得到氢氧化钴/氧化石墨烯；
（4）四氧化三钴-石墨烯复合材料：将（3）中制备的氢氧化钴/氧化石墨烯置于氩气（流速：300ml/分钟）氛围下，以20℃/分钟的升温速率将混合物的环境温度升至600℃，保持1小时，然后在氩气（流速：300ml/分钟）氛围下降至室温，得到四氧化三钴-石墨烯复合材料。
实施例2
本实施例制备四氧化三钴-石墨烯复合材料的工艺流程如下：
石墨→氧化石墨→氢氧化钴/氧化石墨烯→四氧化三钴-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℃并保持30分钟，之后加入92ml去离子水继续在85℃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℃真空烘箱中干燥12小时得到氧化石墨；
（3）氢氧化钴/氧化石墨烯：将（2）中得到的氧化石墨分散在去离子水中，氧化石墨的溶度为1mg/ml，并加入一定量氢氧化钴，氢氧化钴的溶度为0.5mg/ml，用功率为500W的超声机对混合液进行超声，超声3小时后，过滤，将固体产物置于温度为60℃的真空烘箱中干燥12小时，得到氢氧化钴/氧化石墨烯；
（4）四氧化三钴-石墨烯复合材料：将（3）中制备的氢氧化钴/氧化石墨烯置于氩气（流速：200ml/分钟）氛围下，以15℃/分钟的升温速率将混合物的环境温度升至500℃，保持2小时，然后在氩气（流速：200ml/分钟）氛围下降至室温，得到四氧化三钴-石墨烯复合材料。
实施例3
本实施例制备四氧化三钴-石墨烯复合材料的工艺流程如下：
石墨→氧化石墨→氢氧化钴/氧化石墨烯→四氧化三钴-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℃并保持30分钟，之后加入92ml去离子水继续在85℃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℃真空烘箱中干燥12小时得到氧化石墨；
（3）氢氧化钴/氧化石墨烯：将（2）中得到的氧化石墨分散在去离子水中，氧化石墨的溶度为0.5mg/ml，并加入一定量氢氧化钴，氢氧化钴的溶度为0.5mg/ml，用功率为500W的超声机对混合液进行超声，超声3小时后，过滤，将固体产物置于温度为60℃的真空烘箱中干燥12小时，得到氢氧化钴/氧化石墨烯；
（4）四氧化三钴-石墨烯复合材料：将（3）中制备的氢氧化钴/氧化石墨烯 置于氩气（流速：300ml/分钟）氛围下，以25℃/分钟的升温速率将混合物的环境温度升至700℃，保持0.5小时，然后在氩气（流速：300ml/分钟）氛围下降至室温，得到四氧化三钴-石墨烯复合材料。
Claims (6)
1.一种锂电池所用石墨的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：
将氧化石墨加入水中超声分散，得到氧化石墨烯悬浮液；
向所述氧化石墨烯悬浮液中加入氢氧化钴，超声分散后过滤，得到氢氧化钴与氧化石墨烯的混合物；
在保护性气体氛围下，将所述氢氧化钴与氧化石墨烯的混合物升温至450℃-700℃，并保温0.5h-2h，冷却得到四氧化三钴-石墨烯复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种锂电池所用石墨的加工方法，其特征在于，所述保护性气体选自氮气及氩气中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种锂电池所用石墨的加工方法，其特征在于，所述氧化石墨烯悬浮液中，所述氧化石墨烯的浓度为0.5mg/ml-1mg/ml。
4.根据权利要求1所述的一种锂电池所用石墨的加工方法，其特征在于，所述氧化石墨与所述氢氧化钴的质量比为1:2-5:2。
5.根据权利要求1所述的一种锂电池所用石墨的加工方法，其特征在于，将所述氢氧化钴与氧化石墨烯的混合物以15℃/min-25℃/min的升温速率升温至450℃-700℃。
6.根据权利要求1所述的一种锂电池所用石墨的加工方法，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；
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201410110456.3A CN104953120A (zh) | 2014-03-24 | 2014-03-24 | 一种锂电池所用石墨的加工方法 |
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| CN201410110456.3A CN104953120A (zh) | 2014-03-24 | 2014-03-24 | 一种锂电池所用石墨的加工方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104953120A true CN104953120A (zh) | 2015-09-30 |
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| CN201410110456.3A Pending CN104953120A (zh) | 2014-03-24 | 2014-03-24 | 一种锂电池所用石墨的加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104953120A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106099081A (zh) * | 2016-08-30 | 2016-11-09 | 安徽师范大学 | 一种四氧化三钴/石墨烯纳米复合材料及其制备方法、锂离子电池负极、锂离子电池 |
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2014
- 2014-03-24 CN CN201410110456.3A patent/CN104953120A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106099081A (zh) * | 2016-08-30 | 2016-11-09 | 安徽师范大学 | 一种四氧化三钴/石墨烯纳米复合材料及其制备方法、锂离子电池负极、锂离子电池 |
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