[发明专利]多层石墨烯/磷酸铁锂插层复合材料、其制备方法及以其为正极材料的锂离子电池

权利要求书

1.多层石墨烯/磷酸铁锂插层复合材料，其特征在于多层石墨烯/磷酸铁锂插层复合材料是通过将多层石墨烯、三价铁盐、磷源化合物、锂源化合物和有机小分子碳源采用流变相法制得复合前驱体，再将复合前驱体烧结得到的，其中，三价铁盐中的Fe与磷源化合物中的P的摩尔比为1∶1，锂源化合物中的Li与磷源化合物中的P的摩尔比为1～1.1∶1，有机小分子碳源与磷酸铁锂理论产量的质量比为0.4～0.8∶1，多层石墨烯与磷酸铁锂理论产量的质量比为0.005～0.3∶1。

2.根据权利要求1所述的多层石墨烯/磷酸铁锂插层复合材料，其特征在于所述三价铁盐为硝酸铁或氯化铁，所述磷源化合物为磷酸二氢铵或磷酸一氢铵，所述锂源化合物为硝酸锂、碳酸锂和氢氧化锂中的一种或其中几种混合物，所述有机小分子碳源为蔗糖和/或葡萄糖。

3.根据权利要求1或2所述的多层石墨烯/磷酸铁锂插层复合材料，其特征在于有机小分子碳源与磷酸铁锂理论产量的质量比为0.5～0.7∶1。

4.根据权利要求1或2所述的多层石墨烯/磷酸铁锂插层复合材料，其特征在于多层石墨烯与磷酸铁锂理论产量的质量比为0.008～0.2∶1。

5.如权利要求1所述的多层石墨烯/磷酸铁锂插层复合材料的制备方法，其特征在于多层石墨烯/磷酸铁锂插层复合材料的制备方法是通过以下步骤实现的：一、按Fe、P和Li的摩尔比为Fe∶P∶Li＝1∶1∶1～1.1的比例称取三价铁盐、磷源化合物和锂源化合物，按有机小分子碳源与磷酸铁锂理论产量的质量比为0.4～0.8∶1的比例称取有机小分子碳源，按多层石墨烯与磷酸铁锂理论产量的质量比为0.005～0.3∶1的比例称取多层石墨烯；二、将步骤一称取的三价铁盐、磷源化合物、锂源化合物、有机小分子碳源和多层石墨烯的混合得混合物，然后向混合物中加入去离子水，再超声波搅拌2～4小时得到分散液，其中，去离子水质量是混合物质量的5～10倍；三、将步骤二得到的分散液置于50～100℃的温度下搅拌使生成的流变体浸入到多层石墨稀的层间形成插层复合物，然后将插层复合物干燥至恒重制得复合前驱体；四、将步骤三得到的复合前驱体研磨得粉体，然后将粉体置于惰性气体和/或还原性气体的保护气氛炉中预分解得中间产物，控制预分解温度为200～300℃，预分解时间为2～4小时；五、将步骤四得到的中间产物置于惰性气体和/或还原性气体的保护气氛炉中煅烧，然后冷却至室温得到煅烧产物，其中，煅烧温度为550～650℃，煅烧时间为5～12小时；六、将步骤五的煅烧产物粉碎分选，即得多层石墨烯/磷酸铁锂插层复合材料。

6.根据权利要求5所述的多层石墨烯/磷酸铁锂插层复合材料的制备方法，其特征在于步骤一中所述三价铁盐为硝酸铁或氯化铁，所述磷源化合物为磷酸二氢铵或磷酸一氢铵，所述锂源化合物为硝酸锂、碳酸锂和氢氧化锂中的一种或其中几种混合物，所述有机小分子碳源为蔗糖和/或葡萄糖。

7.以如权利要求1所述的多层石墨烯/磷酸铁锂插层复合材料为正极材料的锂离子电池，包括正极片、负极片、隔离膜和铝塑复合膜，所述隔离膜位于正极片和负极片之间，铝塑复合膜包裹在正极片、负极片和隔离膜的外周，其特征在于正极片由正极集流体和正极浆料制造而成，所述正极浆料按质量百分比由80％～95％的多层石墨烯/磷酸铁锂插层复合材料、2％～10％的导电剂和3％～10％的粘结剂聚偏氟乙烯组成，正极浆料在正极集流体表面的涂布面密度为50～200g/m²。

8.根据权利要求7所述的以多层石墨烯/磷酸铁锂插层复合材料为正极材料的锂离子电池，其特征在于所述导电剂为纳米石墨、乙炔黑和炭黑中的一种或者其中几种的混合物。

9.根据权利要求7或8所述的以多层石墨烯/磷酸铁锂插层复合材料为正极材料的锂离子电池，其特征在于所述正极浆料按质量百分比由80％～90％的多层石墨烯/磷酸铁锂插层复合材料、5％～10％的导电剂和5％～10％的粘结剂聚偏氟乙烯组成。

10.根据权利要求7或8所述的以多层石墨烯/磷酸铁锂插层复合材料为正极材料的锂离子电池，其特征在于所述正极浆料按质量百分比由80％的多层石墨烯/磷酸铁锂插层复合材料、10％的导电剂和10％的粘结剂聚偏氟乙烯组成，正极浆料在正极集流体表面的涂布面密度为100g/m²。