[发明专利]一种磷酸铁锂/石墨烯复合材料的制备方法、锂离子电池正极、锂离子电池

说明书

本发明涉及一种磷酸铁锂/石墨烯复合材料的制备方法、锂离子电池正极、锂离子电池，制备方法步骤包括将三维还原氧化石墨烯在含铁源、磷酸根源、锂源和还原剂的浸泡液中浸泡，冷冻干燥后在惰性气体保护下预分解、焙烧。本发明制备的磷酸铁锂/石墨烯复合材料应用于锂离子电池，具有高容量、循环寿命长、低成本以及易大规模生产等优异性能。

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，具体涉及一种磷酸铁锂/石墨烯复合材料的制备方法、锂离子电池正极、锂离子电池。

背景技术

新能源，如风能、太阳能和地热能等，由于清洁、高效、可再生等优点而得到广泛关注。然而，上述分散、非连续的能量很难被直接利用，通常需要储能系统进行存储。化学电源为当今社会最常见的储能体系之一。其中，锂离子电池(LIBs)由于比能量高、循环寿命长、无记忆效应和环境友好等优点，成为化学电源的主要发展趋势，已经广泛应用于各种便携式电子设备、电动汽车以及航天航空等领域。正极材料作为动力锂离子电池的核心成分，其成本和性能将直接影响到电池整体的成本和性能。过渡金属磷酸盐具有储锂的开放空间，是新型的锂电正极材料。例如LiFePO₄，具有高比容量170mAh/g，低成本，低毒性的优点。但其电导率低(10^-9S/cm²)，锂离子扩散差(10^-14～10^-16cm²/s)，导致高倍率充放电时容量衰减很快。研究表明：石墨烯二维高比表面积的特殊结构以及其优异的电子传输能力，能有效改善正极材料的导电性能，提高锂离子的扩散传输能力。因此，开发性能优异、价格低廉的高稳定性复合材料正极材料是锂离子电池研究的重点。

石墨烯作为先进的碳材料，由于其优越的电子导电性、大的比表面积以及特殊的二维结构而被认为是复合电极材料的理想组分。三维石墨烯是由碳的单原子层堆垛形成，具有超低密度、高表面积、高导热、耐高温、耐腐蚀、延展性和柔韧性好等优点。近年来随着对石墨烯的深入研究发现，石墨烯的良好导电性对提高锂离子电池的性能具有重要的作用。三维石墨烯提高复合材料的导电性和分散性，电解液与电极材料活性物质能充分接触，从而进一步提高了三维石墨烯复合材料的电化学性能。