[发明专利]磷酸铁锂/碳纳米管微球正极材料的制备方法、正极材料及水系锂离子电容器的优化方法

权利要求书

1.一种磷酸铁锂/碳纳米管微球正极材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)通过模板法制备碳纳米管微球；

(2)制备磷酸铁锂前驱液；

(3)通过负压真空渗透，将步骤(2)制备的磷酸铁锂前驱液分批次负载到步骤(1)制备的碳纳米管微球上，得到前驱体；

(4)步骤(3)所得前驱体经干燥及高温碳化处理，得到磷酸铁锂/碳纳米管微球正极材料；

其中，步骤(1)通过模板法制备碳纳米管微球的方法具体为：

1)羟基化聚苯乙烯微球的制备：

将去离子水、苯乙烯和α-甲基丙烯酸混合，搅拌下加热冷凝回流，然后加入过硫酸钾水溶液作为引发剂，反应，得到产物，将产物离心，弃去上清液，洗涤，烘干后即得羟基化聚苯乙烯微球；

2)酸化碳纳米管的制备：

将碳纳米管置于混酸中，超声处理后油浴加热下反应，将所得的分散液用去离子水稀释后抽滤至中性，烘干，即得到酸化的碳纳米管；

3)碳纳米管微球的制备：

将步骤1)所得的羟基化聚苯乙烯微球超声分散于去离子水中，得分散液A；将步骤2)所得的酸化碳纳米管超声分散于去离子水中，得分散液B；将分散液A、B分别超声处理后混合，再超声分散得到分散均匀的分散液C；将分散液C在搅拌下滴加到60～90℃的二甲基硅油中反应，反应完成后弃去上清液，沉淀物经洗涤、干燥后在氮气氛围下高温碳化处理；即可得碳纳米管微球。

2.根据权利要求1所述的磷酸铁锂/碳纳米管微球正极材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)所述碳纳米管微球的质量与磷酸铁锂前驱液的体积的比例为(0.1～0.2)g:(0.5～4)mL；所述负压真空渗透，指抽真空8～12min，保压8～12min。

3.根据权利要求1所述的磷酸铁锂/碳纳米管微球正极材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)所述分批次，指将前驱液按照每批次1mL的量分成不同批次负载到碳纳米管微球上，不足1mL前驱液时，前驱液按一批次处理；每批次负压真空渗透后将得到的前驱体放在60～80℃的烘箱中干燥处理0.5～1.5h。

4.根据权利要求1所述的磷酸铁锂/碳纳米管微球正极材料的制备方法，其特征在于：步骤(4)所述高温碳化处理，指前驱体在氮气氛围下，以10～20℃/min的升温速率，升温至500～700℃，高温碳化处理8～12h；所述前驱体在上述高温碳化处理前，要先放在60℃的烘箱中干燥处理24h。

5.根据权利要求1所述的磷酸铁锂/碳纳米管微球正极材料的制备方法，其特征在于：步骤3)中按羟基化聚苯乙烯微球与酸化碳纳米管的质量比为：0.5:1、1:1、2:1或3:1取分散液A与分散液B进行混合；步骤2)中所述碳纳米管的质量与混酸的体积的比例为1g:(90～110)mL；所述混酸为浓硝酸与浓硫酸按照体积比1:(2～4)混合的混合物。

6.根据权利要求1所述的磷酸铁锂/碳纳米管微球正极材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述制备磷酸铁锂前驱液的方法为：取柠檬酸铁、磷酸二氢锂、十六烷基三甲基溴化铵、聚乙二醇、蒸馏水混合，在温度为50～70℃的条件下，水浴加热并且磁力搅拌4～6h，即得磷酸铁锂前驱液。

7.根据权利要求1-6任一项所述方法制备的磷酸铁锂/碳纳米管微球正极材料。