[发明专利]基于石墨烯改性的锂离子电池正极材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及全元素直接沉淀制备锂离子电池正极材料领域，具体地，涉及基于石墨烯改性的锂离子电池正极材料及其制备方法。

背景技术

自2001年M.M.Thackeray和J.R.Dahn分别构建报道了一种利用结构单元而不是简单的阳离子或者阴离子掺杂来稳定层状材料的晶体结构的正极材料之后，富锂锰基正极材料因其放电比容量大、充放电平台高而受到了广泛地关注，逐渐成为了目前最具潜力的动力锂离子电池正极材料之一。而常规制得的锂离子电池正极材料往往受温度影响较大，从而使得其在环境温度较高的条件下，其使用性能大大降低。

因此，提高一种能提高制得的锂离子电池正极材料在高温环境下的使用性能，进一步提高其使用寿命的基于石墨烯改性的锂离子电池正极材料及其制备方法是本发明亟需解决的问题。

发明内容

针对上述现有技术，本发明的目的在于克服现有技术中常规制得的锂离子电池正极材料往往受温度影响较大，从而使得其在环境温度较高的条件下，其使用性能大大降低的问题，从而提供一种能提高制得的锂离子电池正极材料在高温环境下的使用性能，进一步提高其使用寿命的基于石墨烯改性的锂离子电池正极材料及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种基于石墨烯改性的锂离子电池正极材料的制备方法，其中，所述制备方法包括：

1)将至少含有锂盐、镍盐和锰盐的混合溶液和沉淀剂混合后，向其中加入络合剂至pH为6-8，反应10-20h后过滤，将过滤后的沉淀经洗涤后，干燥，制得前驱体；

2)将步骤1)中制得的前驱体与溶剂混合，制得混合物，向上述混合物中加入石墨烯后，置于超声混合条件下进行混合，制得混合液；

3)将上述混合液在300-500℃之间预热处理2-3h后，再置于温度为800-1000℃的条件下保温10-15h后，将温度降至200-500℃退火30-35h，制得基于石墨烯改性的锂离子电池正极材料。

本发明还提供了一种根据上述所述的制备方法制得的基于石墨烯改性的锂离子电池正极材料。

通过上述技术方案，本发明将全元素直接混合制得的混合溶液和沉淀剂以及络合剂在一定条件下反应，制得前驱体，而后将上述前驱体与溶剂混合，并加入石墨烯后，在超声条件下进行混合，制得混合液，进一步将上述混合液经一定条件下的预热、保温和退火，制得基于石墨烯改性的锂离子电池正极材料。上述设计将石墨烯均质进前驱体中，从而通过石墨烯对其孔隙等的填充，进一步降低因常规全元素混合导致的结构孔隙不均匀等问题，也进一步降低因孔隙等问题导致的正极材料不够稳定的问题，从而使得通过上述方式制得的基于石墨烯改性的锂离子电池正极材料在实际使用时具有较好的耐高温性能。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

本发明提供了一种基于石墨烯改性的锂离子电池正极材料的制备方法，其中，所述制备方法包括：

1)将至少含有锂盐、镍盐和锰盐的混合溶液和沉淀剂混合后，向其中加入络合剂至pH为6-8，反应10-20h后过滤，将过滤后的沉淀经洗涤后，干燥，制得前驱体；

2)将步骤1)中制得的前驱体与溶剂混合，制得混合物，向上述混合物中加入石墨烯后，置于超声混合条件下进行混合，制得混合液；

3)将上述混合液在300-500℃之间预热处理2-3h后，再置于温度为800-1000℃的条件下保温10-15h后，将温度降至200-500℃退火30-35h，制得基于石墨烯改性的锂离子电池正极材料。