[發(fā)明專利]石墨烯/磷酸鐵鋰復(fù)合正極材料及其制備方法以及鋰離子二次電池

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010226062.6
• 申請日: 2010-07-08
• 公開（公告）號: CN102315423A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉兆平;周旭峰;張建剛;唐長林
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所
• 主分類號: H01M4/136
• 分類號: H01M4/136;H01M4/1397;H01M10/0525
• 代理公司: 寧波誠源專利事務(wù)所有限公司 33102
• 代理人: 袁忠衛(wèi)

1.一種石墨烯/磷酸鐵鋰復(fù)合正極活性材料，其特征在于所述正極活性材料為石墨烯或氧化石墨烯復(fù)合的磷酸鐵鋰材料，其中石墨烯與磷酸鐵鋰的質(zhì)量比為1/100～1/10，氧化石墨烯與磷酸鐵鋰的質(zhì)量比為1/50～1/5。

2.一種石墨烯/磷酸鐵鋰復(fù)合正極活性材料的制備方法，其特征在于步驟為：將含鋰、含鐵、含磷的前驅(qū)體與石墨烯或氧化石墨烯按一定比例通過固相或液相的方式均勻混合，然后通過干燥得到石墨烯復(fù)合的磷酸鐵鋰材料，再通過高溫退火處理得到石墨烯復(fù)合的磷酸鐵鋰正極活性材料，其中所述的含鋰、含鐵和含磷的前驅(qū)體按Li∶Fe∶P＝1.00∶0.95～1.05∶0.95～1.05的摩爾比配比；石墨烯與磷酸鐵鋰的質(zhì)量比為1/100～1/10，氧化石墨烯與磷酸鐵鋰的質(zhì)量比為1/50～1/5。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于所述的石墨烯為單原子層或?qū)訑?shù)少于5層的石墨，石墨烯是通過化學(xué)剝離或機械剝離方法制備，所述氧化石墨烯為石墨烯的氧化物，其中氧與碳的原子比為1∶5～1∶1。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于所述的含鐵前驅(qū)體為鐵、氧化亞鐵、三氧化二鐵、硫酸亞鐵、磷酸鐵、硝酸亞鐵、磷酸亞鐵、草酸亞鐵、醋酸亞鐵、檸檬酸亞鐵中的一種或幾種的組合；所述的含磷前驅(qū)體為磷酸、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、磷酸二氫鋰、磷酸亞鐵銨、五氧化二磷中的一種或幾種的組合；所述的含鋰前驅(qū)體為氫氧化鋰、碳酸鋰、醋酸鋰、硝酸鋰、磷酸二氫鋰、磷酸鋰中的一種或幾種的組合。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述的干燥手段為噴霧干燥、真空抽濾干燥或直接加熱干燥，所述的混合為固相或液相的機械混合。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述的退火的溫度為400～700℃，退火時間為4～20小時。

7.一種高性能鋰離子二次電池，包括正極片、負(fù)極片、位于正極片與負(fù)極片之間的隔膜和非水電解液，其特征在于：所述的正極片由涂布于正極集流體上的一層正極活性材料構(gòu)成，正極活性材料為石墨烯或氧化石墨烯復(fù)合的磷酸鐵鋰材料，其中石墨烯與磷酸鐵鋰的質(zhì)量比為1/100～1/10，氧化石墨烯與磷酸鐵鋰的質(zhì)量比為1/50～1/5。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋰離子二次電池，其特征在于：所述負(fù)極活性材料為金屬鋰、碳材料或者能與鋰形成合金的材料，其中，所述碳材料為石墨、熱解碳、焦炭、碳纖維或者高溫?zé)Y(jié)的有機高分子化合物。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鋰離子二次電池，其特征在于：所述的能與鋰形成合金的材料為金屬元素Mg、B、Al、Ga、In、Si、Sn、Pb、Sb、Bi、Cd、Ag、Zn、Hf、Zr或者Y，含Si和Sn的合金SiB₄、SiB₆、Mg₂Si、Mg₂Sn、Ni₂Si、TiSi₂、MoSi₂、CoSi₂、NiSi₂、CaSi₂、CrSi₂、Cu₅Si、FeSi₂、MnSi₂、NbSi₂、TaSi₂、VSi₂、WSi₂或者ZnSi₂；或者其他活性材料SiC、Si₃N₄、Si₂N₂O、Ge₂N₂O或者SiO_x，0＜x≤2、SnO_x，0＜x≤2；LiSiO或者LiSnO。

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋰離子二次電池，其特征在于：所述非水電解液由非水溶劑和電解質(zhì)構(gòu)成，其中，所述的非水溶劑為碳酸二甲酯、碳酸二丙酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸丁烯酯、γ丁內(nèi)酯、環(huán)丁砜、甲基環(huán)丁砜、1，2-二甲氧基乙烷、1，2-二乙氧基乙烷、四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃、甲基丙酸、甲基丁酸、乙腈、丙腈、苯甲醚、醋酸酯、乳酸酯和丙酸酯中的一種或幾種的混合物；所述電解質(zhì)為含鋰的鹽LiCl、LiBr、LiPF₆、LiClO₄、LiAsF₆、LiBF₄、LiCH₃SO₃、LiCF₃SO₃、LiN(CF₃SO₂)₂或LiB(C₆H₅)₄。