[發明專利]一種磷酸鐵鋰/石墨烯復合材料的制備方法、鋰離子電池正極、鋰離子電池

有效

• 申請號: 201710424934.1
• 申請日: 2017-06-07
• 公開（公告）號: CN107170977B
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 谷翠萍;崔艷威;黃家銳
• 申請（專利權）人: 安徽師范大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/58;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產權代理有限公司 34107
• 代理人: 馬榮

本發明涉及一種磷酸鐵鋰/石墨烯復合材料的制備方法、鋰離子電池正極、鋰離子電池，制備方法步驟包括將三維還原氧化石墨烯在含鐵源、磷酸根源、鋰源和還原劑的浸泡液中浸泡，冷凍干燥后在惰性氣體保護下預分解、焙燒。本發明制備的磷酸鐵鋰/石墨烯復合材料應用于鋰離子電池，具有高容量、循環壽命長、低成本以及易大規模生產等優異性能。

技術領域

本發明涉及納米材料技術領域，具體涉及一種磷酸鐵鋰/石墨烯復合材料的制備方法、鋰離子電池正極、鋰離子電池。

背景技術

新能源，如風能、太陽能和地熱能等，由于清潔、高效、可再生等優點而得到廣泛關注。然而，上述分散、非連續的能量很難被直接利用，通常需要儲能系統進行存儲。化學電源為當今社會最常見的儲能體系之一。其中，鋰離子電池(LIBs)由于比能量高、循環壽命長、無記憶效應和環境友好等優點，成為化學電源的主要發展趨勢，已經廣泛應用于各種便攜式電子設備、電動汽車以及航天航空等領域。正極材料作為動力鋰離子電池的核心成分，其成本和性能將直接影響到電池整體的成本和性能。過渡金屬磷酸鹽具有儲鋰的開放空間，是新型的鋰電正極材料。例如LiFePO₄，具有高比容量170mAh/g，低成本，低毒性的優點。但其電導率低(10^-9S/cm²)，鋰離子擴散差(10^-14～10^-16cm²/s)，導致高倍率充放電時容量衰減很快。研究表明：石墨烯二維高比表面積的特殊結構以及其優異的電子傳輸能力，能有效改善正極材料的導電性能，提高鋰離子的擴散傳輸能力。因此，開發性能優異、價格低廉的高穩定性復合材料正極材料是鋰離子電池研究的重點。

石墨烯作為先進的碳材料，由于其優越的電子導電性、大的比表面積以及特殊的二維結構而被認為是復合電極材料的理想組分。三維石墨烯是由碳的單原子層堆垛形成，具有超低密度、高表面積、高導熱、耐高溫、耐腐蝕、延展性和柔韌性好等優點。近年來隨著對石墨烯的深入研究發現，石墨烯的良好導電性對提高鋰離子電池的性能具有重要的作用。三維石墨烯提高復合材料的導電性和分散性，電解液與電極材料活性物質能充分接觸，從而進一步提高了三維石墨烯復合材料的電化學性能。