[发明专利]通过石墨烯-SiO2

说明书

本发明涉及电化学技术领域，具体是通过石墨烯‑SiO2改性的磷酸铁锂正极材料的制备及应用，包括以下步骤：S1.LiFePO4的制备:a1.配制溶液：分别配置浓度均为0.5mol/L的Fe（QNO3）39H2O溶液和NHAH2PO4溶液，在搅拌条件下向FeQNO3）39H20溶液缓慢滴加NHaH2PO4溶液，充分搅拌后向溶液中缓慢滴加氨水，调节溶液pH值；a2.水热反应：再次搅拌后，将混合后的溶液转移到以聚四氟乙烯内衬的反应釜中，烘箱在温度设置后进行水热反应；a3.抽滤清洗：等反应釜温度冷却至室温后，将反应产物进行抽滤，分别用去离子水和无水乙醇清洗，本发明中通过采用合成的GO‑SiO2来改性磷酸铁锂，能够提高磷酸铁锂的导电性能，并且采用GO‑SiO2/LiFePO4正极材料制备的锂离子电池具有更好的循环和倍率性能，具有长期的稳定性。

技术领域

本发明涉及电化学技术领域，具体是通过石墨烯-SiO2改性的磷酸铁锂正极材料的制备及应用。

背景技术

橄榄石型结构的LiFePO4，作为一种新型的健离子电池正极材料，具有材料来源广泛、价格便宜、理论比容量高、热稳定性好、无吸湿性和对环境友好等优点，近年来引起人们的广泛关注，可望成为新一代首选替代钴酸锂的但离子二次电池正极材料，然而磷酸铁锂材料离子扩散速率比较差和电子导电率低的缺点严重影响了在大电流密度下的电化学性能，从而限制了LiFePO4在大功率动力电池中的应用，虽然铁锂的电化学性能也非常出色，但是磷酸铁锂电池在商业应用中存在着一些缺点，如电子导电性弱，锂离子扩散系数受限，发热量高等。

中国专利号CN201811098027.3提供一种正极材料的制备方法，正极材料包括芯材料和包覆芯材料的金属氧化物，包括依次的下述步骤：将金属氧化物中对应的金属的单质与酸混合制成溶液；加入到芯材料中得到包覆中间体；置于高压氧化气氛中，以可燃气体为载气进行燃烧处理后得到金属氧化物包覆芯材料的正极材料。

现有磷酸铁锂正极材料离子电导性能不好，扩散速度较慢，从而影响磷酸铁锂材料的电化学性能，限制了其在锂离子电池领域的应用，当采用杂化纳米颗粒对磷酸铁锂进行改性时，通常颗粒粒径过小会使材料振实密度偏小，从而导致磷酸铁锂的功率密度下降，因此亟需研发通过石墨烯-SiO2改性的磷酸铁锂正极材料的制备及应用。

发明内容

本发明的目的在于提供通过石墨烯-SiO2改性的磷酸铁锂正极材料的制备及应用，以解决上述背景技术中提出的磷酸铁锂正极材料离子电导性能不好，限制了其在锂离子电池领域的应用，颗粒粒径过小导致磷酸铁锂的功率密度下降的问题。

本发明的技术方案是：通过石墨烯-SiO2改性的磷酸铁锂正极材料的制备及应用，包括以下步骤：

S1.LiFePO4的制备:

a1.配制溶液：分别配置浓度均为0.5mol/L的Fe（QNO3）39H2O溶液和NHAH2PO4溶液，在搅拌条件下向FeQNO3）39H20溶液缓慢滴加NHaH2PO4溶液，充分搅拌后向溶液中缓慢滴加氨水，调节溶液pH值；

a2.水热反应：再次搅拌后，将混合后的溶液转移到以聚四氟乙烯内衬的反应釜中，烘箱在温度设置后进行水热反应；

a3.抽滤清洗：等反应釜温度冷却至室温后，将反应产物进行抽滤，分别用去离子水和无水乙醇清洗，最后放入真空干燥箱中做干燥处理，即可得FePO4前驱体；

a4.研磨与煅烧：按照摩尔比前驱体锂源=1：1分别称取0.5gFePO4前驱体、0.1391gLiOHH2O和0.0639g抗坏血酸（10w%的LiOHH2O和FePO4的总质量），加入几滴无水乙醇，在玛瑙研钵中充分研磨均匀后，放入瓷舟中，在氩气气氛的管式炉里预煅烧，待管式炉冷却到室温后即得到LiFePO4材料；

S2.SiO2改性的石墨烯复合材料石墨烯-SiO2的制备:

b1.溶液混合和超声：GO溶液加入到乙醇溶液中，然后加入NH3.H20得到混合溶液，室温下搅拌后，向上述溶液中加入1.0mL的正硅酸乙酯TEOS，超声后密封室温下保存一天；