[發明專利]一種磷酸鹽-石墨烯泡沫正極材料的制備方法

有效

• 申請號: 201410075713.4
• 申請日: 2014-03-03
• 公開（公告）號: CN103840156A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 范奇;孫岳明;雷立旭;王育喬;齊齊;尹桂;代云茜;鄭穎平;蔣偉
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;H01M4/62
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 沈振濤

1.一種磷酸鹽-石墨烯泡沫正極材料的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

（1）石墨烯水凝膠的制備：將熱剝離的石墨烯片層超聲分散在芘溶液或芘衍生物溶液中，采用水熱法使石墨烯片層自組裝，得石墨烯水凝膠；

（2）石墨烯泡沫的制備：將石墨烯水凝膠冷凍干燥后，在還原性或惰性氣體存下下300-700℃熱處理5-10h，得石墨烯泡沫；

（3）磷酸鹽-石墨烯凝膠前驅體的制備：取有機鋰鹽、有機金屬鹽、有機磷酸鹽或磷酸溶于水中，加入氧化石墨烯和檸檬酸，混勻，40-80℃攪拌反應1-2h，得到溶膠；采用溶膠-凝膠法，在超聲攪拌的條件下，60-80℃蒸發除去水分，烘干得磷酸鹽-石墨烯凝膠前驅體；

（4）復合并熱處理：采用納米鑄造方法，將石墨烯泡沫浸入磷酸鹽前驅體有機溶液中，靜置5-10h，讓石墨烯泡沫充分吸收磷酸鹽前驅體有機溶液，取出石墨烯泡沫自然晾干，置于充滿氮氣的石英管內350-450℃熱處理1-5h；

（5）重復步驟（4）反復2-5次后，將負載有磷酸鹽前驅體的石墨烯泡沫置入充滿氮氣的管式爐內600-900℃熱處理5-10h，得磷酸鹽-石墨烯泡沫，切片，即為磷酸鹽-石墨烯泡沫正極材料。

2.根據權利要求1所述的一種磷酸鹽-石墨烯泡沫正極材料的制備方法，其特征在于：步驟（1）中，所述水熱法具體為：將濃度為3-10mg/ml的石墨烯的分散液倒入水熱反應釜中，調節pH值至8-10，升溫至100-200℃保溫反應5-10h。

3.根據權利要求1所述的一種磷酸鹽-石墨烯泡沫正極材料的制備方法，其特征在于：步驟（1）中，芘溶液或芘的衍生物溶液的溶劑為水或乙醇，所述芘溶液或芘衍生物溶液的摩爾濃度為0.01mol/L至1mol/L；所述石墨烯片層與芘或芘衍生物的質量比為10:1-1:10。

4.根據權利要求1所述的一種磷酸鹽-石墨烯泡沫正極材料的制備方法，其特征在于：步驟（2）中，還原性或惰性氣體選自N₂、Ar、He、H₂、CO和NH₃中的一種或幾種的混合。

5.根據權利要求1所述的一種磷酸鹽-石墨烯泡沫正極材料的制備方法，其特征在于：步驟（3）中，所述有機鋰鹽、有機金屬鹽、有機磷酸鹽或磷酸的摩爾比按照Li：M：PO₄^3-=（1～1.3）：（1～1.3）：1的摩爾比稱取，所述氧化石墨烯的加入量為產物中磷酸鹽的質量的1/4-1/20；檸檬酸的加入量為產物中磷酸鹽的質量的1/4-1/20。

6.權利要求1至5任一項所述的制備方法制得的磷酸鹽-石墨烯泡沫正極材料，其特征在于：所述正極材料為磷酸鹽負載在石墨烯泡沫上，所述磷酸鹽化學式為LiMPO₄，M為Fe、Co、Ni、Mn、Ti或V。

7.權利要求6所述的磷酸鹽-石墨烯泡沫正極材料在制備鋰離子二次電池中的應用。