專(zhuān)利名稱(chēng)：石墨烯/稀土氧化物納米復(fù)合材料、制備方法及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電化學(xué)和新能源材料領(lǐng)域，具體涉及一種石墨烯/稀土氧化物納米復(fù)合材料、制備方法及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
伴隨著日益短缺的能源問(wèn)題和環(huán)境問(wèn)題的嚴(yán)峻，新能源材料的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用成為人類(lèi)社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)，如何提高能源的利用率也成為研究的熱點(diǎn)。在信息化社會(huì)的今天，各種耗能電子設(shè)備以及電動(dòng)、混合動(dòng)力汽車(chē)的發(fā)展，對(duì)其儲(chǔ)能鋰離子電池提出了更高的要求，目前傳統(tǒng)的碳系負(fù)極材料在比容量，比能量以及循環(huán)性能等諸多方面都顯得捉襟見(jiàn)肘，因此，開(kāi)發(fā)新型的鋰離子電池負(fù)極材料以滿意未來(lái)相關(guān)的應(yīng)用。石墨烯是于2004年被發(fā)現(xiàn)的單原子層的碳原子經(jīng)過(guò)SP2雜化形成的新型二維納米材料[K. S. Novoselov, A. K. Geim, et al. Science, 2004, 306(5696): 666-669]，由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)與性能，興起了材料界的技術(shù)革命。石墨烯的優(yōu)異導(dǎo)電性、較大的比表面積、優(yōu)良的穩(wěn)定性以及較寬的電化學(xué)窗口等特點(diǎn)，被認(rèn)為是一種極具潛力的鋰離子電池負(fù)極材料。石墨烯作為鋰離子電池電極材料，Yoo等[E. J. Yoo, J. Kim, E. Hosono, etal. NanoLett. , 2008，8(8) : 2277- 2282]對(duì)石墨烯材料進(jìn)行了電池性能研究，發(fā)現(xiàn)石墨烯首次放電容量達(dá)540mAh/g,遠(yuǎn)高于比石墨容量(372 mAh/g),但經(jīng)過(guò)20次循環(huán)后,可逆比容量下降到290 mAh/g。隨后Wang等[G. X. Wang, X. P. Shen, J. Yao, et al. Carbon,2009，47(8): 2049-2053]對(duì)石墨烯的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行改變，得到首次可逆容量達(dá)650 mAh/g，經(jīng)過(guò)100次循環(huán)后容量為420 mAh/g，顯示出了較好的循環(huán)穩(wěn)定性。由于石墨烯制備過(guò)程存在的不足，引起石墨烯片層極易團(tuán)聚，從而導(dǎo)致了以純石墨烯作為電極材料存在缺陷，但石墨烯可以作為一種優(yōu)質(zhì)的基體材料在復(fù)合電極材料中貢獻(xiàn)更大的作用。近來(lái)，Zhou等[G. M. Zhou, D. ff. Wang, F. Li, et al. Chemistry Materials, 2010, 22(18):5306-5313]獲得復(fù)合材料金屬氧化物Fe3O4與石墨烯，其最終的容量可達(dá)1026 mAh/g，且具有良好循環(huán)性能；Lian 等[P. C. Lian, X. F. Zhu, S. Z. Liang, et al. Electrochim.Acta, 2011, 56(12) : 4532-4539]制備了 Sn02/石墨烯復(fù)合材料用作電極材料，經(jīng)150次循環(huán)后其容量仍達(dá) 1304 mAh/g ;另外，Li 等[B. J. Li, H. Q. Cao, J. Shao, et al.1norg. Chem. 2011, 50(5) : 1628-1632]通過(guò)水熱還原法制得Co304/石墨烯的復(fù)合材料，材料的脫鋰比容量達(dá)1120 mAh/g，30次循環(huán)后其可逆比容量仍可保持為82%。這說(shuō)明石墨烯改性電極材料能較大幅度的提高鋰離子電池的電化學(xué)性能。稀土元素的特殊電子構(gòu)型賦予納米稀土材料表現(xiàn)出許多特性，如高比表面積，量子效應(yīng)，優(yōu)良的光電性以及高化學(xué)活性，能大大提升材料性能和使用范圍。到目前為止，石墨烯/稀土氧化物納米復(fù)合材料的制備方法以及用其復(fù)合材料作為鋰離子電池負(fù)極材料的制備方法都未見(jiàn)公開(kāi)報(bào)道。因此，將石墨烯與稀土材料復(fù)合獲得納米復(fù)合材料，是稀土納米材料覆蓋于石墨烯上，提高復(fù)合材料的導(dǎo)電性，大大改善石墨烯的團(tuán)聚，從而實(shí)現(xiàn)電子和鋰離子快速傳導(dǎo)且能抑制材料的結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)變化， 從而實(shí)現(xiàn)鋰離子電池的性能的提升，另外由于稀土材料的特殊性質(zhì)，更加賦予石墨烯/稀土氧化物納米復(fù)合材料其他性質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種石墨烯/稀土氧化物納米復(fù)合材料、制備方法及其應(yīng)用，所述的復(fù)合材料具有電化學(xué)性能以及充放電過(guò)程中的循環(huán)穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，該復(fù)合材料及其負(fù)極材料的制備方法簡(jiǎn)單，可靠，成本低，易于大規(guī)模生產(chǎn)。本發(fā)明提出的石墨烯/稀土氧化物納米復(fù)合材料，該復(fù)合材料由納米片層結(jié)構(gòu)的石墨烯上分散著納米級(jí)稀土氧化物粒子組成，呈層狀導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其中納米稀土氧化物粒子的粒徑為5 50nm，石墨烯片層為I 5層；復(fù)合材料中石墨烯重量百分含量為10% 50%，稀土氧化物為氧化釔或鑭系氧化物中一種以上。本發(fā)明中，所述鑭系氧化物包括氧化鑭、氧化鈰、氧化鐠、氧化釹、氧化釤、氧化銪、氧化釓、氧化鋱、氧化鏑、氧化欽、氧化鉺、氧化銩、氧化鐿或氧化镥中一種或者幾種。本發(fā)明提出的石墨烯/稀土氧化物納米復(fù)合材料的制備方法，具體步驟如下
(1).將氧化石墨烯分散于水或者有機(jī)溶劑中，超聲處理I 2小時(shí)，得到濃度為
0.1 5mg/mL的分散液；同時(shí)，將稀土鹽化合物按化學(xué)計(jì)量配成溶液，稀土鹽化合物與氧化石墨烯的重量比為10:1 1:1，溶劑為水；隨后，將兩種分散溶液相互混合，調(diào)節(jié)pH為弱堿性，攪拌，超聲處理2 5小時(shí)，同時(shí)在混合溶液中加入化學(xué)計(jì)量的還原劑；
(2).將步驟(I)得到的混合液轉(zhuǎn)移到高壓水熱釜中，升溫至120°C 200°C，反應(yīng)I 12小時(shí)，冷卻至室溫，抽濾收集固體產(chǎn)物，用水或乙醇反復(fù)沖洗，冷凍干燥，獲得石墨烯/稀土氧化物納米復(fù)合材料；或者
將步驟(I)得到的混合液轉(zhuǎn)移到常壓反應(yīng)釜中，升溫至80°C 200°C，反應(yīng)3 12小時(shí)，冷卻至室溫，抽濾收集固體產(chǎn)物，用水或乙醇反復(fù)沖洗，冷凍干燥，獲得石墨烯/稀土氧化物納米復(fù)合材料。本發(fā)明中，步驟(1)中所述有機(jī)溶劑為步驟為乙醇、乙二醇、DMF或NMP中的一種或者幾種。本發(fā)明中，步驟(1)中所述稀土鹽化合物為稀土氯化鹽化合物、稀土硝酸鹽化合物、稀土硫酸鹽化合物或稀土草酸鹽化合物中任一種。 本發(fā)明中，所述稀土氯化鹽化合物包括氯化釔、氯化鑭、氯化鈰、氯化鐠、氯化釹、氯化釤、氯化銪、氯化釓、氯化鋱、氯化鏑、氯化欽、氯化鉺、氯化銩、氯化鐿或氯化镥中任一種，所述稀土硝酸鹽化合物包括硝酸釔、硝酸鑭、硝酸鈰、硝酸鐠、硝酸釹、硝酸釤、硝酸銪、硝酸釓、硝酸鋱、硝酸鏑、硝酸欽、硝酸鉺、硝酸銩、硝酸鐿或硝酸镥中任一種所述稀土硫酸鹽化合物包括硫酸釔、硫酸鑭、硫酸鈰、硫酸鐠、硫酸釹、硫酸釤、硫酸銪、硫酸釓、硫酸鋱、硫酸鏑、硫酸欽、硫酸鉺、硫酸銩、硫酸鐿或硫酸镥中任一種；所述稀土草酸鹽化合物包括草酸釔、草酸鑭、草酸鈰、草酸鐠、草酸釹、草酸釤、草酸銪、草酸釓、草酸鋱、草酸鏑、草酸欽、草酸鉺、草酸銩、草酸鐿或草酸镥中任一種。本發(fā)明中，步驟(1)中所述還原劑為水合肼、者硼氫化鈉或硼氫化鉀中任一種。本發(fā)明提出的石墨烯/稀土氧化物納米復(fù)合材料作為活性物質(zhì)，在鋰離子電池的負(fù)極材料中應(yīng)用；具體步驟如下
(1) 將石墨烯/稀土氧化物納米復(fù)合材料作為活性物質(zhì)，按活性物質(zhì)與粘合劑的重量比為2:1 10:1稱(chēng)取，采用攪拌或超聲分散得到均勻漿料；
(4).將步驟(3)得到的漿液涂覆在銅箔集流體上制備獲得負(fù)極片，以鋰片為正極，滴加電解液，組裝成鋰離子半電池。本發(fā)明中，步驟(I)中所述粘合劑為聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯或者羧甲基纖維素中任一種。本發(fā)明具有以下幾種優(yōu)點(diǎn)1.本發(fā)明制備的石墨烯/稀土氧化物納米復(fù)合材料，由于稀土氧化物的插層，使得獲得石墨烯不易于團(tuán)聚，呈層狀分布，而稀土氧化物納米粒子也因?yàn)槭┑姆稚⒑统休d作用能均勻地分布，兩者相互作用，大大了提高復(fù)合材料的比表面積，從而有效的提升了復(fù)合材料作為電極材料的電化學(xué)性能。2.本發(fā)明采用一步法(水熱高壓法或溶液熱法)制備石墨烯/稀土氧化物納米復(fù)合材料，具有工藝簡(jiǎn)單，成本低，周期短等優(yōu)點(diǎn)，而且獲得的復(fù)合材料呈納米片層結(jié)構(gòu)的石墨烯分散著大量的納米稀土氧化物粒子子，其中納米稀土氧化物粒子的粒徑為5 50nm，石墨烯片層為I 5層，分布均勻，可有效改善鋰離子存在的電化學(xué)性能低以及充放電過(guò)程中的循環(huán)穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)。3.本發(fā)明充分利用石墨烯具有高電導(dǎo)率，大比表面積以及高機(jī)械性能的特點(diǎn)，同時(shí)，又結(jié)合稀土材料的光、電、磁以及化學(xué)活性等特性，從而獲得綜合性能優(yōu)異的復(fù)合材料，特別是電化學(xué)性能。


圖1為本發(fā)明的石墨烯/氧化鈰納米復(fù)合材料的XRD譜圖(實(shí)施例1)； 圖2為本發(fā)明的石墨烯/氧化鑭納米復(fù)合材料的XRD譜圖(實(shí)施例2)；
圖3為本發(fā)明的石墨烯/氧化釔納米復(fù)合材料的XRD譜圖(實(shí)施例3)；
圖4為本發(fā)明的石墨烯/氧化鈰納米復(fù)合材料的SEM譜圖(實(shí)施例1)；
圖5為本發(fā)明的石墨烯/氧化鑭納米復(fù)合材料的SEM譜圖(實(shí)施例2)；
圖6為本發(fā)明的石墨烯/氧化釔納米復(fù)合材料的SEM譜圖(實(shí)施例3)；
圖7為本發(fā)明的石墨烯氧化鈰納米復(fù)合材料的TEM譜圖(實(shí)施例1)；
圖8為本發(fā)明的石墨烯/氧化鑭納米復(fù)合材料的TEM譜圖(實(shí)施例2)；
圖9為本發(fā)明的石墨烯/氧化釔納米復(fù)合材料的TEM譜圖(實(shí)施例3)。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。實(shí)施例1 :將0. 5g的氧化石墨烯分散在IOOmL蒸餾水中，超聲2小時(shí)；同時(shí)稱(chēng)取
0.5g氯化鈰溶解在50mL水中，隨后將兩者混合攪拌均勻，調(diào)節(jié)pH為8，超聲處理5h，然后在混合溶液中加入5mL的水合肼，倒入高壓水熱釜中，升溫至120°C，反應(yīng)12小時(shí)后進(jìn)行過(guò)濾、洗滌、凍干處理，獲得石墨烯/氧化鈰納米復(fù)合材料。圖1，圖4，圖7分別為石墨烯/氧化鈰納米復(fù)合材料的XRD圖、SEM圖和TEM圖，從上述的圖中，可以明顯的看到氧化鈰納米粒子呈球狀分散于石墨烯表面，使得石墨烯被良好分散而不團(tuán)聚，其氧化鈰納米粒子球徑約為5 IOnm,石墨烯片層為I 3層。
實(shí)施例2 :將0. 3g的氧化石墨烯分散在IOOmL蒸餾水中，超聲I小時(shí)；同時(shí)稱(chēng)取
0.6g氯化鑭溶解在50mL水中，隨后將兩者混合攪拌均勻，調(diào)節(jié)pH為8，超聲處理3h，然后在混合溶液中加入3mL的水合肼，倒入高壓水熱釜中，升溫至150°C，反應(yīng)8小時(shí)后進(jìn)行過(guò)濾、洗滌、凍干處理，獲得石墨烯/氧化鑭納米復(fù)合材料。圖2，圖5，圖8分別為石墨烯/氧化鑭納米復(fù)合材料的XRD圖、SEM圖和TEM圖，從上述的圖中，可以明顯的看到納米氧化鑭呈棒狀分散于石墨烯表面，使得石墨烯被良好分散而不團(tuán)聚，其納米氧化鑭棒徑約為5 8nm，直徑約為30 50nm,石墨烯片層為I 5層。實(shí)施例3 :將0. 4g的氧化石墨烯分散在IOOmL蒸餾水中，超聲I小時(shí)；同時(shí)稱(chēng)取
1.2 g氯化釔溶解在50mL水中，隨后將兩者混合攪拌均勻，調(diào)節(jié)pH為8，超聲處理5h，然后在混合溶液中加入4mL的水合肼，倒入高壓水熱釜中，升溫至180°C，反應(yīng)6小時(shí)后進(jìn)行過(guò)濾、洗滌、凍干處理，獲得石墨烯/氧化釔納米復(fù)合材料。圖3，圖6，圖9分別為石墨烯/氧化宇乙納米復(fù)合材料的XRD圖、SEM圖和TEM圖，從上述的圖中，可以明顯的看到納米氧化宇乙呈片狀分散于石墨烯表面，使得石墨烯被良好分散而不團(tuán)聚，其納米氧化釔片徑約為50 IOOnm,厚約為10 30nm,石墨烯片層為I 5層。實(shí)施例4 :將0.1g的氧化石墨烯分散在IOOmL乙二醇-水混合溶液中，超聲I小時(shí)；同時(shí)稱(chēng)取0. 5g氯化釹溶解在50mL水中，隨后將兩者混合攪拌均勻，調(diào)節(jié)pH為9，超聲處理3h，然后在混合溶液中加入ImL的水合肼，轉(zhuǎn)移到常壓反應(yīng)釜中，升溫至80V，反應(yīng)12小時(shí)后進(jìn)行過(guò)濾、洗滌、凍干處理，獲得石墨烯/氧化釹納米復(fù)合材料。實(shí)施例5 :將0. 5g的氧化石墨烯分散在100mLN，N_ 二甲基甲酰胺中，超聲2小時(shí)；同時(shí)稱(chēng)取4g硝酸釓溶解在50mL水中，隨后將兩者混合攪拌均勻，調(diào)節(jié)pH為9，超聲處理5h，然后在混合溶液中加入2g硼氫化鈉，轉(zhuǎn)移到常壓反應(yīng)釜中，升溫至120°C，反應(yīng)8小時(shí)后進(jìn)行過(guò)濾、洗滌、凍干處理，獲得石墨烯/氧化釓納米復(fù)合材料。實(shí)施例6 :將0. 08g的氧化石墨烯分散在IOOmLN-甲基吡咯烷酮-水的混合溶液中，超聲2小時(shí)；同時(shí)稱(chēng)取0. 64g硝酸鏑溶解在50mL水中，隨后將兩者混合攪拌均勻，調(diào)節(jié)PH為9，超聲處理2h，然后在混合溶液中加入0. 3g硼氫化鈉，倒入高壓水熱釜中，升溫至180°C，反應(yīng)5小時(shí)后進(jìn)行過(guò)濾、洗滌、凍干處理，獲得石墨烯/氧化鏑納米復(fù)合材料。實(shí)施例7 :將0. Olg的氧化石墨烯分散在IOOmLN-甲基吡咯烷酮中，超聲I小時(shí)；同時(shí)稱(chēng)取0.1g硫酸欽溶解在50mL水中，隨后將兩者混合攪拌均勻，調(diào)節(jié)pH為9，超聲處理5h，然后在混合溶液中加入0. 05g硼氫化鉀，轉(zhuǎn)移到常壓反應(yīng)釜中，升溫至200°C，反應(yīng)3小時(shí)后進(jìn)行過(guò)濾、洗滌、凍干處理，獲得石墨烯/氧化欽納米復(fù)合材料。實(shí)施例8 :將0.1g的氧化石墨烯分散在IOOmL蒸餾水中，超聲2小時(shí)；同時(shí)稱(chēng)取
0.1g草酸镥溶解在50mL水中，隨后將兩者混合攪拌均勻，調(diào)節(jié)pH為9，超聲處理3h，然后在混合溶液中加入ImL的水合肼，倒入高壓水熱釜中，升溫至180°C，反應(yīng)5小時(shí)后進(jìn)行過(guò)濾、洗滌、凍干處理，獲得石墨烯/氧化镥納米復(fù)合材料。實(shí)施例9 :將0. 2g的氧化石墨烯分散在IOOmL乙醇-N，N- 二甲基甲酰胺混合溶液中，超聲2小時(shí)；同時(shí)稱(chēng)取0. 5g草酸镥溶解在50mL水中，隨后將兩者混合攪拌均勻，調(diào)節(jié)pH為9，超聲處理5h，然后在混合溶液中加入Ig硼氫化鈉，倒入高壓水熱釜中，升溫至120°C，反應(yīng)10小時(shí)后進(jìn)行過(guò)濾、洗滌、凍干處理，獲得石墨烯/氧化镥納米復(fù)合材料。實(shí)施例10 :將0. 2g的氧化石墨烯分散在IOOmLN-甲基吡咯烷酮中，超聲I小時(shí)；同時(shí)稱(chēng)取0. 6g硝酸鐠溶解在50mL水中，隨后將兩者混合攪拌均勻，調(diào)節(jié)pH為9，超聲處理5h，然后在混合溶液中加入2mL水合肼，轉(zhuǎn)移到常壓反應(yīng)釜中，升溫至150°C，反應(yīng)10小時(shí)后進(jìn)行過(guò)濾、洗滌、 凍干處理，獲得石墨烯/氧化鐠納米復(fù)合材料。
權(quán)利要求
1.一種石墨烯/稀土氧化物納米復(fù)合材料，其特征在于該復(fù)合材料由納米片層結(jié)構(gòu)的石墨烯上分散著納米級(jí)稀土氧化物粒子組成，呈層狀導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其中納米稀土氧化物粒子的粒徑為5 50nm，石墨烯片層為I 5層；復(fù)合材料中石墨烯重量百分含量為10% 50%，稀土氧化物為氧化釔或鑭系氧化物中一種以上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯/稀土氧化物納米復(fù)合材料，其特征在于所述鑭系氧化物包括氧化鑭、氧化鈰、氧化鐠、氧化釹、氧化釤、氧化銪、氧化釓、氧化鋱、氧化鏑、氧化欽、氧化鉺、氧化銩、氧化鐿或氧化镥中一種或者幾種。
3.—種如權(quán)利要求1所述的石墨烯/稀土氧化物納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于具體步驟如下 將氧化石墨烯分散于水或者有機(jī)溶劑中，超聲處理I 2小時(shí)，得到濃度為0.1 5mg/mL的分散液；同時(shí)，將稀土鹽化合物按化學(xué)計(jì)量配成溶液，稀土鹽化合物與氧化石墨烯的重量比為10:1 1:1，溶劑為水；隨后，將兩種分散溶液相互混合，調(diào)節(jié)pH為弱堿性，攪拌，超聲處理2 5小時(shí)，同時(shí)在混合溶液中加入化學(xué)計(jì)量的還原劑； 將步驟(I)得到的混合液轉(zhuǎn)移到高壓水熱釜中，升溫至120°C 200°C，反應(yīng)I 12小時(shí)，冷卻至室溫，抽濾收集固體產(chǎn)物，用水或乙醇反復(fù)沖洗，冷凍干燥，獲得石墨烯/稀土氧化物納米復(fù)合材料；或者 將步驟(I)得到的混合液轉(zhuǎn)移到常壓反應(yīng)釜中，升溫至80°C 200°C，反應(yīng)3 12小時(shí)，冷卻至室溫，抽濾收集固體產(chǎn)物，用水或乙醇反復(fù)沖洗，冷凍干燥，獲得石墨烯/稀土氧化物納米復(fù)合材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于步驟(I)中所述有機(jī)溶劑為步驟為乙醇、乙二醇、DMF或NMP中的一種或者幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于步驟(I)中所述稀土鹽化合物為稀土氯化鹽化合物、稀土硝酸鹽化合物、稀土硫酸鹽化合物或稀土草酸鹽化合物中任一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于步驟(I)中所述還原劑為水合肼、者硼氫化鈉或硼氫化鉀中任一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于所述稀土氯化鹽化合物包括氯化釔、氯化鑭、氯化鈰、氯化鐠、氯化釹、氯化釤、氯化銪、氯化釓、氯化鋱、氯化鏑、氯化欽、氯化鉺、氯化銩、氯化鐿或氯化镥中任一種，所述稀土硝酸鹽化合物包括硝酸釔、硝酸鑭、硝酸鈰、硝酸鐠、硝酸釹、硝酸釤、硝酸銪、硝酸釓、硝酸鋱、硝酸鏑、硝酸欽、硝酸鉺、硝酸銩、硝酸鐿或硝酸镥中任一種所述稀土硫酸鹽化合物包括硫酸釔、硫酸鑭、硫酸鈰、硫酸鐠、硫酸釹、硫酸釤、硫酸銪、硫酸釓、硫酸鋱、硫酸鏑、硫酸欽、硫酸鉺、硫酸銩、硫酸鐿或硫酸镥中任一種；所述稀土草酸鹽化合物包括草酸釔、草酸鑭、草酸鈰、草酸鐠、草酸釹、草酸釤、草酸銪、草酸釓、草酸鋱、草酸鏑、草酸欽、草酸鉺、草酸銩、草酸鐿或草酸镥中任一種。
8.—種如權(quán)利要求1所述的石墨烯/稀土氧化物納米復(fù)合材料作為活性物質(zhì)，在鋰離子電池的負(fù)極材料中應(yīng)用；具體步驟如下 將石墨烯/稀土氧化物納米復(fù)合材料作為活性物質(zhì)，按活性物質(zhì)與粘合劑的重量比為2:1 10:1稱(chēng)取，采用攪拌或超聲分散得到均勻漿料； 將步驟(3)得到的漿液涂覆在銅箔集流體上制備獲得負(fù)極片，以鋰片為正極，滴加電解液，組裝成鋰離子半電池。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)用，其特征在于步驟(I)中所述粘合劑為聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯或者羧甲基纖維素中任一種。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種石墨烯/稀土氧化物納米復(fù)合材料、制備方法及其應(yīng)用，將氧化石墨烯分散液與可溶性稀土化合物按重量比1:1～1:10均勻混合，同時(shí)調(diào)節(jié)pH值為弱堿性，通過(guò)水熱反應(yīng)獲得石墨烯-稀土氧化物納米復(fù)合材料；將氧化石墨烯分散液與可溶性稀土化合物按重量比1:1～1:10均勻混合，加入還原劑，在一定溫度下回流反應(yīng)獲得石墨烯-稀土氧化物納米復(fù)合材料。本發(fā)明將稀土氧化物成功負(fù)載到石墨烯表面，由于氧化石墨烯表面的靜電作用能夠使稀土氧化物以物理負(fù)載或化學(xué)鍵合的方式連接，呈現(xiàn)納米級(jí)顆粒均勻分散于納米石墨烯片層表面，粒徑大小為5～50nm，片層厚度為1～5層，明顯改善石墨烯的團(tuán)聚現(xiàn)象，從而有效提高了石墨烯類(lèi)納米復(fù)合材料作為負(fù)極材料的電化學(xué)性能以及充放電過(guò)程中的循環(huán)穩(wěn)定性，優(yōu)于現(xiàn)有的商業(yè)鋰離子電池負(fù)極。該方法具有工藝簡(jiǎn)單，成本低，周期短等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01M4/583GK103066292SQ201310034289
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2013年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月30日
發(fā)明者王國(guó)建, 戴進(jìn)峰, 吳承懇 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)