一种还原氧化石墨烯/碳包覆/磷酸铁锂复合材料的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109167027A(43)申请公布日2019.01.08(21)申请号201810947675.5(22)申请日2018.08.20(71)申请人合肥国轩电池材料有限公司地址230000安徽省合肥市庐江县经济开发区移湖西路厂房(72)发明人夏林悬饶媛媛(74)专利代理机构合肥天明专利事务所(普通合伙)34115代理人黄少波金凯(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/58(2010.01)H01M4/587(2010.01)H01M4/62(2006.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种还原氧化石墨烯/碳包覆/磷酸铁锂复合材料的制备方法(57)摘要本发明涉及一种还原氧化石墨烯/碳包覆/磷酸铁锂复合材料的制备方法，包括以下步骤：将膨胀石墨通过Hummers法制备氧化石墨烯分散液；在氧化石墨烯分散液中依次加入抗坏血酸、碳酸锂和磷酸铁，充分混合研磨，喷雾干燥，得到混合粉体；将混合干粉在通有惰性气体的管式气氛炉中进行阶段升温烧结，得到还原氧化石墨烯/碳包覆/磷酸铁锂复合材料；本发明方法简单，烧结料可直接作为正极材料应用于锂离子电池，在烧结过程中高温直接将氧化石墨烯热还原成还原氧化石墨烯，无需添加还原剂；本发明方法制备的还原氧化石墨烯/碳包覆/磷酸铁锂复合材料具有较高的电导率、锂离子扩散速率以及优异的倍率性能(3C放电比容量达到151mAhg-1)。CN109167027ACN109167027A权利要求书1/1页1.一种还原氧化石墨烯/碳包覆/磷酸铁锂复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将膨胀石墨通过Hummers法制备氧化石墨烯分散液；S2、在氧化石墨烯分散液中依次加入抗坏血酸、碳酸锂和磷酸铁，充分混合研磨，喷雾干燥，得到混合粉体；S3、将混合干粉在通有惰性气体的管式气氛炉中进行阶段升温烧结，得到还原氧化石墨烯/碳包覆/磷酸铁锂复合材料。2.根据权利要求1所述的一种还原氧化石墨烯/碳包覆/磷酸铁锂复合材料的制备方法，其特征在于，所述的氧化石墨烯在分散液中所占质量分数为1-10‰，所述的抗坏血酸、碳酸锂和磷酸铁分别在总混合液中所占的质量分数分别为2-8%、5-15%和25%-45%。3.根据权利要求1所述的一种还原氧化石墨烯/碳包覆/磷酸铁锂复合材料的制备方法，其特征在于，所述管式气氛炉的升温速率为2-10℃/min，所述阶段升温分为三阶段，第一阶段从室温升温至150℃，保温30min；第二阶段从150℃升温至300℃，保温30min；第三阶段从300℃升温至600-1100℃，第三阶段升温完成后，恒温烧结5-15h。4.根据权利要求1所述的一种还原氧化石墨烯/碳包覆/磷酸铁锂复合材料的制备方法，其特征在于，所述管式气氛炉通入的惰性气体为氮气、氦气或氩气中的一种，惰性气体的流速为50-100ml/min。2CN109167027A说明书1/4页一种还原氧化石墨烯/碳包覆/磷酸铁锂复合材料的制备方法技术领域[0001]本发明涉及锂离子电池技术领域，特别是一种还原氧化石墨烯/碳包覆/磷酸铁锂复合材料的制备方法。背景技术[0002]尽管随着社会的发展和科学技术的进步，化石燃料的逐渐匮乏和其引起的环境污染问题日益严重。因此，为了寻求安全、健康、可持续的发展，对于新型能源和其配套的储能设施的开发随之兴起。[0003]其中，锂离子电池由于高能量密度、高效率和轻便等优点成为了其中最重要的储能装置之一。而锂电池电极材料的性能和成本直接影响了其商业应用的可能性。科学技术的不断进步需要电极材料具有更好的倍率充放电性能、更好的循环稳定性、更低的成本。[0004]橄榄石型磷酸铁锂由于其高的开路电压(3.45Vvs.Li+/Li)、高理论容量(170mAhg-1)、低成本、结构稳定、安全环保等优势被认为是最具有发展前景的锂电池正极材料之一。然而，实际应用中更加重要的是安全、高功率输出时的容量和短的充电时间。在这方面，橄榄石型磷酸铁锂表现出的低电导率(10-10-10-9Scm-1)和较小的锂离子扩散速率(10-16-10-14cm2s-1)很大程度上限制了其在锂离子电池正极材料方面的应用。低电导率是由于磷酸铁锂和磷酸铁的低溶解度导致混合价态的缺乏。而低Li+扩散速率是由于Li+的仅沿+[010]面形成边共用的LiO6八面体，导致了Li只能一维扩散。因此，探寻一种合理的方法来改善其低电导和低锂离子扩散成为了目前主流的研究方向。[0005]石墨烯由于其独特的碳原子sp2杂化轨道组成的蜂巢式六边形二维结构，使其具2-12-1-1有超高的理论比表面积(2630mg)和室温下高的载流子迁移