一種石墨烯包覆的鋰電正極材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種石墨烯包覆的鋰電正極材料及其制備方法。本石墨烯包覆的鋰電正極材料按重量份計(jì)，由以下組分按照所示比例制備而成，氧化石墨烯15~25、活性材料80~85、功能性材料5~10、導(dǎo)電材料3~5、粘結(jié)材料3~5。所述功能性材料為60%的硝酸鐵鋰溶液。所述正極材料為錳酸鋰。所述導(dǎo)電劑為鱗片石墨。本發(fā)明克服了鋰離子電池因?yàn)楸Ｗo(hù)板自放電而造成失效的缺陷，從而改善整個(gè)電池組的自放電，實(shí)現(xiàn)延長(zhǎng)鋰電池存放時(shí)間的目的，保證用戶使用完用電器而不充電的情況下可以儲(chǔ)存較長(zhǎng)的時(shí)間。
【專利說(shuō)明】一種石墨烯包覆的鋰電正極材料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種石墨烯包覆的鋰電正極材料及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 鋰離子電池自商業(yè)化以來(lái)，鋰離子電池所用的正極材料大多為錳酸鋰、錳酸鋰或 三元材料等，其組分主要是活性材料加導(dǎo)電劑再加粘結(jié)劑，所述活性材料為錳酸鋰、錳酸鋰 或三元等；負(fù)極材料大多采用石墨為活性物質(zhì)，再添加一些導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑；其優(yōu)點(diǎn)是容 量較高，循環(huán)壽命長(zhǎng)，但是錳資源匱乏、價(jià)格昂貴且具有毒性，因此尋求價(jià)格優(yōu)廉、性能可 靠、環(huán)境友好的正極材料成為鋰離子電池的重要研究方向。以錳酸鋰為代表的尖晶石型正 極材料和三元材料層狀氧化物在過(guò)去十年中得到廣泛研究，但是由于其各自存在的缺陷制 約了他們的發(fā)展前景。另外，正負(fù)極材料組成的體系有個(gè)共同的特點(diǎn)就是放電后期，尤其是 在放電結(jié)束時(shí)，電壓下降非?？欤簿褪窃谶@個(gè)電壓區(qū)間里面，鋰離子電池的容量幾乎沒(méi)有 了。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是如何克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種石墨烯包覆 的鋰電正極材料及其制備方法。
[0004] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本石墨烯包覆的鋰電正極材料按重量份計(jì)，由以下組分按 照所示比例制備而成，氧化石墨烯15~25、活性材料80~85、功能性材料5~10、導(dǎo)電材料：Γ5、 粘結(jié)材料:Γ5。
[0005] 作為優(yōu)化，所述功能性材料為60%的硝酸鐵鋰溶液。
[0006] 作為優(yōu)化，所述正極材料為錳酸鋰。
[0007] 作為優(yōu)化，所述導(dǎo)電劑為鱗片石墨。
[0008] 本石墨烯包覆的鋰電正極材料制備方法包括以下步驟： (1) 取石墨與硝酸鈉，以質(zhì)量比2: 1比例，置于一定量冰浴的濃硫酸中，攪拌下加入3倍 于所述石墨質(zhì)量的高錳酸鉀，混合均勻，控制溫度低于20°C攪拌1 h左右，然后升高溫度至 32~38°C反應(yīng)2 h，緩慢滴加定量去離子水，充分?jǐn)嚢杈鶆?，待體系溫度下降時(shí)加入雙氧水終 止反應(yīng)，抽慮、洗滌、干燥；加熱攪拌的過(guò)程中，加入一定量已分散均勻的碳納米管乙二醇漿 液，再繼續(xù)攪拌2 h ;制得氧化石墨烯； (2) 將氧化石墨烯分散在體積比為3:1的水和丙酮的混合溶劑、水或氯仿中，超聲或者 攪拌，使其完全均勻地分散； (3) 將活性材料、功能性材料、導(dǎo)電材料、粘結(jié)材料的加入混合溶液中，再次超聲或者攪 拌，加入或不加摻雜酸，整個(gè)混合溶液體系呈酸性，其pH值介于2~4之間； (4) 在冰水浴和惰性氣氛保護(hù)下，加入過(guò)硫酸銨水溶液或FeCl3的氯仿溶液，恒溫下攪 拌反應(yīng)24h，然后將反應(yīng)產(chǎn)物離心分離，洗滌，放入60°C的真空干燥箱中烘干，研磨至粉末。
[0009] 本發(fā)明一種石墨烯包覆的鋰電正極材料制備方法方法簡(jiǎn)單，成本低廉，克服了鋰
【權(quán)利要求】
1. 一種石墨烯包覆的鋰電正極材料，其特征是：按重量份計(jì)，該石墨烯包覆的鋰電正 極材料由以下組分按照所示比例制備而成，氧化石墨烯15~25、活性材料85~95、功能性材 料5~10、導(dǎo)電材料4~8、粘結(jié)材料4~8。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯包覆的鋰電正極材料，其特征是：所述功能性材料為 60%的硝酸鐵鋰溶液。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯包覆的鋰電正極材料，其特征是：所述正極材料為錳 酸鋰。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯包覆的鋰電正極材料，其特征是：所述導(dǎo)電劑為鱗片 石墨。
5. -種石墨烯包覆的鋰電正極材料制備方法，其特征是：所述石墨烯包覆的鋰電正極 材料為權(quán)利要求1~4任一所述的石墨烯包覆的鋰電正極材料，其制備方法包括以下步驟： (1) 取石墨與硝酸鈉，以質(zhì)量比2:1比例，置于一定量冰浴的濃硫酸中，攪拌下加入3倍 于所述石墨質(zhì)量的高錳酸鉀，混合均勻，控制溫度低于20°C攪拌1 h左右，然后升高溫度至 32~38°C反應(yīng)2 h，緩慢滴加定量去離子水，充分?jǐn)嚢杈鶆颍w系溫度下降時(shí)加入雙氧水終 止反應(yīng)，抽慮、洗滌、干燥；加熱攪拌的過(guò)程中，加入一定量已分散均勻的碳納米管乙二醇漿 液，再繼續(xù)攪拌2 h ;制得氧化石墨烯； (2) 將氧化石墨烯分散在體積比為3:1的水和丙酮的混合溶劑、水或氯仿中，超聲或者 攪拌，使其完全均勻地分散； (3 )將活性材料、功能性材料、導(dǎo)電材料、粘結(jié)材料的加入混合溶液中，再次超聲或者攪 拌，加入或不加摻雜酸，整個(gè)混合溶液體系呈酸性，其pH值介于2~4之間； (4)在冰水浴和惰性氣氛保護(hù)下，加入過(guò)硫酸銨水溶液或FeCl3的氯仿溶液，恒溫下攪 拌反應(yīng)24h，然后將反應(yīng)產(chǎn)物離心分離，洗滌，放入60°C的真空干燥箱中烘干，研磨至粉末。
【文檔編號(hào)】H01M4/1391GK104064737SQ201410266112
【公開(kāi)日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年6月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月16日
【發(fā)明者】孫琦, 李巖, 孫慧英 申請(qǐng)人:青島乾運(yùn)高科新材料股份有限公司