[發(fā)明專利]一種改性石墨烯摻雜的鈷酸鋰電正極材料及其制備方法

在審

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• 申請日: 2015-12-30
• 公開（公告）號: CN105514414A
• 公開（公告）日: 2016-04-20
• 發(fā)明（設計）人: 王曉偉
• 申請（專利權(quán)）人: 王曉偉
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及一種改性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，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；負極材料大多采用石墨為活性物質(zhì)，再添加一 些導電劑和粘結(jié)劑；其優(yōu)點是容量較高，循環(huán)壽命長，但是鈷資源匱乏、價格 昂貴且具有毒性，因此尋求價格優(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，正負極材料組成的體系有個共同的特點就是放電后期，尤 其是在放電結(jié)束時，電壓下降非常快，也就是在這個電壓區(qū)間里面，鋰離子電 池的容量幾乎沒有了。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是如何克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種改性 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)問題，本改性石墨烯摻雜的鈷酸鋰電正極材料按重量份 計，由以下組分按照所示比例制備而成，氧化石墨烯55、錳酸鋰65、45％的硝 酸鐵鋰溶液25、鱗片石墨3、粘結(jié)材料3。

本改性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1h左右，然后升高溫度至32～38℃反應2h，緩慢滴加定量去離子水，充分攪 拌均勻，待體系溫度下降時加入雙氧水終止反應，抽慮、洗滌、干燥；加熱攪 拌的過程中，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2h； 制得氧化石墨烯；

(2)將氧化石墨烯、活性材料、功能性材料、導電材料、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下，加入過硫酸銨水溶液或FeCl₃的氯仿溶 液，恒溫下攪拌反應24h，然后將反應產(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)明一種改性石墨烯摻雜的鈷酸鋰電正極材料制備方法方法簡單，成本 低廉，克服了鋰離子電池因為保護板自放電而造成失效的缺陷，從而改善整個 電池組的自放電，實現(xiàn)延長鋰電池存放時間的目的，保證用戶使用完用電器而 不充電的情況下可以儲存較長的時間。

具體實施方式

本改性石墨烯摻雜的鈷酸鋰電正極材料按重量份計，由以下組分按照所示 比例制備而成，氧化石墨烯55、錳酸鋰65、45％的硝酸鐵鋰溶液25、鱗片石墨 3、粘結(jié)材料3。

本改性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1h左右，然后升高溫度至32～38℃反應2h，緩慢滴加定量去離子水，充分攪 拌均勻，待體系溫度下降時加入雙氧水終止反應，抽慮、洗滌、干燥；加熱攪 拌的過程中，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2h； 制得氧化石墨烯；

(2)將氧化石墨烯、活性材料、功能性材料、導電材料、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下，加入過硫酸銨水溶液或FeCl₃的氯仿溶 液，恒溫下攪拌反應24h，然后將反應產(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)明的保護范圍之內(nèi)。