[發(fā)明專利]一種高效石墨烯摻雜的鈷酸鋰電正極材料及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410271936.8
• 申請(qǐng)日: 2014-06-18
• 公開（公告）號(hào): CN104064766A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫琦;李巖;孫慧英
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 青島乾運(yùn)高科新材料股份有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/525
• 分類號(hào): H01M4/525;H01M4/587
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高效石墨烯摻雜的鈷酸鋰電正極材料及其制備方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池自商業(yè)化以來(lái)，鋰離子電池所用的正極材料大多為鈷酸鋰、鈷酸鋰或三元材料等，其組分主要是活性材料加導(dǎo)電劑再加粘結(jié)劑，所述活性材料為鈷酸鋰、鈷酸鋰或三元等；負(fù)極材料大多采用石墨為活性物質(zhì)，再添加一些導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑；其優(yōu)點(diǎn)是容量較高，循環(huán)壽命長(zhǎng)，但是鈷資源匱乏、價(jià)格昂貴且具有毒性，因此尋求價(jià)格優(yōu)廉、性能可靠、環(huán)境友好的正極材料成為鋰離子電池的重要研究方向。以鈷酸鋰為代表的尖晶石型正極材料和三元材料層狀氧化物在過(guò)去十年中得到廣泛研究，但是由于其各自存在的缺陷制約了他們的發(fā)展前景。另外，正負(fù)極材料組成的體系有個(gè)共同的特點(diǎn)就是放電后期，尤其是在放電結(jié)束時(shí)，電壓下降非常快，也就是在這個(gè)電壓區(qū)間里面，鋰離子電池的容量幾乎沒(méi)有了。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是如何克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種高效石墨烯摻雜的鈷酸鋰電正極材料及其制備方法。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本高效石墨烯摻雜的鈷酸鋰電正極材料按重量份計(jì)，由以下組分按照所示比例制備而成，氧化石墨烯20、活性材料80、功能性材料15、導(dǎo)電材料10、粘結(jié)材料10。

作為優(yōu)化，所述功能性材料為60%的硝酸鐵鋰溶液。

作為優(yōu)化，所述正極材料為鈷酸鋰。

作為優(yōu)化，所述導(dǎo)電劑為鱗片石墨。

本高效石墨烯摻雜的鈷酸鋰電正極材料制備方法包括以下步驟：

（1）取石墨與硝酸鈉，以質(zhì)量比2:1比例，置于一定量冰浴的濃硫酸中，攪拌下加入3倍于所述石墨質(zhì)量的高鈷酸鉀，混合均勻，控制溫度低于20℃攪拌1 h左右，然后升高溫度至32~38℃反應(yīng)2 h，緩慢滴加定量去離子水，充分?jǐn)嚢杈鶆颍w系溫度下降時(shí)加入雙氧水終止反應(yīng)，抽慮、洗滌、干燥；加熱攪拌的過(guò)程中，加入一定量已分散均勻的碳納米管乙二醇漿液，再繼續(xù)攪拌2 h；制得氧化石墨烯；

（2）將氧化石墨烯、活性材料、功能性材料、導(dǎo)電材料、粘結(jié)材料混合均勻，分散在體積比為3:1的水和丙酮的混合溶劑、水或氯仿中，超聲或者攪拌，使其完全均勻地分散；

（3）在冰水浴和惰性氣氛保護(hù)下，加入過(guò)硫酸銨水溶液或FeCl₃的氯仿溶液，恒溫下攪拌反應(yīng)24h，然后將反應(yīng)產(chǎn)物離心分離，洗滌，放入60℃的真空干燥箱中烘干，研磨至粉末。

本發(fā)明一種高效石墨烯摻雜的鈷酸鋰電正極材料制備方法方法簡(jiǎn)單，成本低廉，克服了鋰離子電池因?yàn)楸Ｗo(hù)板自放電而造成失效的缺陷，從而改善整個(gè)電池組的自放電，實(shí)現(xiàn)延長(zhǎng)鋰電池存放時(shí)間的目的，保證用戶使用完用電器而不充電的情況下可以儲(chǔ)存較長(zhǎng)的時(shí)間。

具體實(shí)施方式

本高效石墨烯摻雜的鈷酸鋰電正極材料按重量份計(jì)，由以下組分按照所示比例制備而成，氧化石墨烯20、活性材料80、功能性材料15、導(dǎo)電材料10、粘結(jié)材料10。所述功能性材料為60%的硝酸鐵鋰溶液。所述正極材料為鈷酸鋰。所述導(dǎo)電劑為鱗片石墨

本高效石墨烯摻雜的鈷酸鋰電正極材料制備方法包括以下步驟：

（1）取石墨與硝酸鈉，以質(zhì)量比2:1比例，置于一定量冰浴的濃硫酸中，攪拌下加入3倍于所述石墨質(zhì)量的高鈷酸鉀，混合均勻，控制溫度低于20℃攪拌1 h左右，然后升高溫度至32~38℃反應(yīng)2 h，緩慢滴加定量去離子水，充分?jǐn)嚢杈鶆颍w系溫度下降時(shí)加入雙氧水終止反應(yīng)，抽慮、洗滌、干燥；加熱攪拌的過(guò)程中，加入一定量已分散均勻的碳納米管乙二醇漿液，再繼續(xù)攪拌2 h；制得氧化石墨烯；

（2）將氧化石墨烯、活性材料、功能性材料、導(dǎo)電材料、粘結(jié)材料混合均勻，分散在體積比為3:1的水和丙酮的混合溶劑、水或氯仿中，超聲或者攪拌，使其完全均勻地分散；

（3）在冰水浴和惰性氣氛保護(hù)下，加入過(guò)硫酸銨水溶液或FeCl₃的氯仿溶液，恒溫下攪拌反應(yīng)24h，然后將反應(yīng)產(chǎn)物離心分離，洗滌，放入60℃的真空干燥箱中烘干，研磨至粉末。

本發(fā)明包括但不限于上述實(shí)施方式，任何符合本權(quán)利要求書描述的產(chǎn)品，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。