一种石墨烯包覆四氧化三钴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CN112271292A(43)申请公布日2021.01.26(21)申请号202011188781.3(22)申请日2020.10.30(71)申请人格林美（江苏）钴业股份有限公司地址225400江苏省泰州市泰兴市经济开发区滨江北路8号(72)发明人许开华李炳忠戴熹马兴兴(74)专利代理机构中国有色金属工业专利中心11028代理人范威(51)Int.Cl.H01M4/525(2010.01)H01M4/62(2006.01)H01M10/0525(2010.01)H01M10/42(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种石墨烯包覆四氧化三钴复合材料的制备方法(57)摘要本发明公开了一种石墨烯包覆四氧化三钴复合材料的制备方法，包括以下步骤：将石墨、硝酸钠、高锰酸钾、浓硫酸混合后在45℃‑70℃搅拌均匀，得到氧化石墨烯溶液；将氧化石墨烯溶液与钴盐溶液按照质量比为1：(200‑500)混合，得到混合溶液；将混合溶液、沉淀剂加入到反应釜中进行沉淀反应，得到四氧化三钴颗粒；将四氧化三钴颗粒达到目标粒径后进行离心洗涤、烘干、煅烧，得到石墨烯包覆四氧化三钴复合材料。本发明有效改善了湿法沉淀过程中四氧化三钴小颗粒的团聚问题，增强了湿法沉淀工艺的稳定性；此外，表面包覆石墨烯的四氧化三钴前驱体具有更好的导电性和稳定性，对应的钴酸锂正极材料电化学性能更优异。CN112271292ACN112271292A权利要求书1/1页1.一种石墨烯包覆四氧化三钴复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将石墨、硝酸钠、高锰酸钾、浓硫酸混合后在45℃-70℃搅拌均匀，得到氧化石墨烯溶液；石墨、硝酸钠、高锰酸钾、浓硫酸的固液比为(2-10)：(0.5-2)：(2-10)：(50-200)；(2)将氧化石墨烯溶液与钴盐溶液按照质量比为1：(200-500)混合，得到混合溶液；钴盐溶液浓度为1mol/L-2mol/L；(3)将混合溶液、沉淀剂加入到反应釜中进行沉淀反应，得到四氧化三钴颗粒；沉淀剂为氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液中的一种或几种，沉淀剂的浓度为2mol/L-10mol/L，沉淀剂与混合溶液的投加流量比为0.4-0.8；沉淀反应的工艺条件为：反应pH为9.5-10.5、反应时间为40h-200h；(4)将四氧化三钴颗粒达到目标粒径后进行离心洗涤、烘干、煅烧，得到石墨烯包覆四氧化三钴复合材料。2.根据权利要求1所述的石墨烯包覆四氧化三钴复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中将石墨、硝酸钠、高锰酸钾、浓硫酸混合后在45℃-70℃搅拌0.5h-3h。3.根据权利要求1所述的石墨烯包覆四氧化三钴复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中四氧化三钴颗粒的目标粒径为3μm-6μm。4.根据权利要求1所述的石墨烯包覆四氧化三钴复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中煅烧的温度为400℃-800℃，煅烧气氛为氮气、氩气中的一种或两种。2CN112271292A说明书1/3页一种石墨烯包覆四氧化三钴复合材料的制备方法技术领域[0001]本发明属于四氧化三钴复合材料制备技术领域，具体涉及一种石墨烯包覆四氧化三钴复合材料的制备方法。背景技术[0002]从1990年索尼公司首次产业化真正意义上的锂离子电池以来，钴酸锂材料由于其工作电压高、充放电结构稳定、比能量高、循环稳定性好、环境友好等优点，被大量应用于智能手机、平板电脑、无人机等产品。然而当钴酸锂充电时脱出超过50％以上的锂时，会发生不可逆相变而影响循环性能和安全性能。解决这种问题目前主要采取的方法是掺杂和包覆其他元素的化合物。[0003]石墨烯是一种二维的材料，由一层碳原子层组成的，具有十分优异的导电性。氧化石墨烯则是将石墨烯氧化，在碳原子上面接了一些羟基、羧基等基团，并造成了一些缺陷。石墨烯和氧化石墨烯都具有比较大的表面积，化学稳定性好，机械性能好并且是柔性材料。这种材料很适合与我们的电化学活性材料复合。公开号为CN110416519A的专利提出了一种棒状四氧化三钴/石墨烯纳米复合材料的制备方法及应用，包括以下步骤：将硝酸钴和尿素置于石墨烯悬浮液中，充分混合均匀，于170-190℃水热3-5h后收集洗涤生成的固体产物，冷冻干燥后在氩气气氛下煅烧得到棒状四氧化三钴/石墨烯纳米复合材料。此专利发明还未涉及湿法沉淀四氧化三钴工艺中石墨烯材料的应用。发明内容[0004]针对现有技术中的问题，本发明在湿法沉淀四氧化三钴过程中引入氧化石墨烯，由于氧化石墨烯表面丰富的官能团和较大的比表面积，有效改善了湿法沉淀过程中四氧化三钴小颗粒的团聚问题，增强了湿法沉淀工艺的稳定性；此外，表面包覆石墨烯的四氧化