[发明专利]一种石墨烯复合的锂离子电池复合正极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料领域，具体涉及一种石墨烯复合的锂离子电池复合正极材料及其制备方法。 

背景技术

目前，锂离子电池因具有电压高，能量密度大，循环性能好，自放电小，无记忆效应，工作范围宽等优点而被广泛应用于笔记本电脑、数码相机、电子仪表、移动电话等领域；近年来，锂离子电池又被广泛应用到电动自行车、电动汽车、航空航天等大容量储能设备领域。其中，磷酸铁锂材料因具有其它正极材料不具备的诸多优点而作为目前这些大容量电池的首选正极材料。

磷酸铁锂材料为橄榄石型结构，由Padhi教授于1997年首次发现。LiFePO₄因具有原材料来源广泛、价格低廉、无环境污染、容量高、循环性能优良、材料热稳定性好、所制备的电池安全性能好等优点，使其在各种电源领域，特别是在电动车所需的大型动力电源领域有极大的市场前景，这种大型动力电源对材料的体积比容量要求低，而对材料的价格、安全及环保性能要求高，从而使LiFePO₄成为最具开发和应用潜力的新一代锂离子二次电池正极材料之一。但是LiFePO₄材料还存在一些缺点，比如离子、电子导电率低，锂离子传输速率低，虽然人们尝试使用不同的方法进行金属离子掺杂或金属离子(碳)表面包覆以提高磷酸铁锂的导电率，但是在表面包覆的同时，磷酸铁锂材料的振实密度却又很难得到有效控制，制备一种导电性好，振实密度高的磷酸铁锂材料成为人们关注的重点。

通过制备球形复合正极材料可以提高其振实密度，再对其进行石墨烯复合，可以提高其导电性，且倍率性能较好。

发明内容

本发明的目的是提供一种石墨烯复合的锂离子电池复合正极材料的制备方法，本发明方法制备材料具有导电性能好，振实密度高，电化学性能好等优点。      为实现上述目的本发明采用的技术方案如下：

一种石墨烯复合的锂离子电池复合正极材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）制备球形FePO₄前驱体

 水浴加热下，将三价铁盐等摩尔比加入到H₃PO₄溶液中，得到的混合溶液的摩尔浓度为0.05-0.5 mol/l，在搅拌的情况下用氨水调节溶液的PH值在2-3之间，超声反应3-4小时后，得到白色絮状沉淀，将所得的白色沉淀过滤、洗涤、80℃条件下干燥2-3小时得到球形FePO₄·2H₂O前驱体，所用的氨水溶液的浓度为0.1 mol/l -1 mol/l，水浴温度为50-80℃； 

（2）制备球形复合正极材料5LiFePO₄·Li₃V₂(PO₄)₃

a、用球磨机将碳酸锂、磷酸二氢铵、五氧化二钒分别球磨粉碎，

b、将草酸溶于去离子水或无水乙醇中，草酸溶液的浓度65-70%；

c、将球磨后的碳酸锂、磷酸二氢铵、五氧化二钒加入到步骤b的草酸溶液中，充分混合，再将步骤（1）得到球形FePO₄·2H₂O前驱体加入其中，充分搅拌后，放入球磨机中球磨混合，得到物料混合均匀的浆料，其中，草酸、碳酸锂、磷酸二氢铵、五氧化二钒及FePO₄·2H₂O几种物质混合时的摩尔比为（15-17）：（1-3）：（3-5）：（0.4-0.6）：（2.4-2.6）； 

d、将所得的混合浆料，80℃条件下干燥12～24小时，得到干燥的混合物料；

e、将烘干后的混合物料取出后置于惰性气体保护的管式炉内600-800℃烧结12～20h，停止加热，于炉内自然冷却至室温后即得到球形的复合正极材料5LiFePO₄·Li₃V₂(PO₄)₃ ；

（3）石墨烯复合的球形锂离子电池复合正极材料的制备