[發明專利]高電導石墨烯基磷酸鐵鋰球形復合材料、其制備方法及包含其的鋰離子電池

有效

• 申請號: 201710579932.X
• 申請日: 2017-07-17
• 公開（公告）號: CN107394152B
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 王張健;楊順毅;吳小珍;崔偉超;黃友元
• 申請（專利權）人: 深圳市貝特瑞納米科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/58;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 梁韜

1.一種石墨烯基磷酸鐵鋰球形復合材料，其特征在于，所述復合材料包括由一次顆粒組成的二次球形顆粒，以及生長在所述二次球形顆粒表面的石墨烯；

其中，所述一次顆粒為包含石墨烯的磷酸鐵鋰顆粒；

所述一次顆粒中包含的石墨烯占復合材料總質量的1-5wt.％；

所述石墨烯基磷酸鐵鋰球形復合材料的粉末電導率在1S/cm以上；

所述復合材料通過如下方法制備得到，所述方法包括以下步驟：

(1)制備包含石墨烯的磷酸鐵鋰前驅體漿料；

(2)噴霧干燥，得到由一次顆粒構成的二次球形磷酸鐵鋰前驅體；

(3)將二次球形磷酸鐵鋰前驅體置于反應爐中，升溫至600-750℃，在保護性氣氛下通入有機化合物，進行原位生長石墨烯，得到石墨烯基磷酸鐵鋰球形復合材料；

步驟(1)所述包含石墨烯的磷酸鐵鋰前驅體漿料通過如下方法制備得到：

(A)將鋰源、磷酸鐵、可選的摻雜物及可選的碳源進行配料，得到混合料；

(B)將所述混合料與石墨烯、可選的分散劑以及去離子水混合，研磨分散，得到包含石墨烯的磷酸鐵鋰前驅體漿料。

2.根據權利要求1所述的復合材料，其特征在于，所述一次顆粒的粒徑為20-300nm。

3.根據權利要求1所述的復合材料，其特征在于，所述二次球形顆粒的中位粒徑為3-9μm。

4.根據權利要求1所述的復合材料，其特征在于，所述一次顆粒中包含的石墨烯占復合材料總質量的1-2wt.％。

5.根據權利要求1所述的復合材料，其特征在于，生長在所述二次球形顆粒表面的石墨烯的層數為單層或小于10層。

6.根據權利要求1所述的復合材料，其特征在于，所述復合材料的二次中位粒徑為3-9μm。

7.一種石墨烯基磷酸鐵鋰球形復合材料的制備方法，其特征在于，所述石墨烯基磷酸鐵鋰球形復合材料為如權利要求1-6任一項所述的復合材料，所述方法包括以下步驟：

(1)制備包含石墨烯的磷酸鐵鋰前驅體漿料；

(2)噴霧干燥，得到由一次顆粒構成的二次球形磷酸鐵鋰前驅體；

(3)將二次球形磷酸鐵鋰前驅體置于反應爐中，升溫至600-750℃，在保護性氣氛下通入有機化合物，進行原位生長石墨烯，得到石墨烯基磷酸鐵鋰球形復合材料；

步驟(1)所述包含石墨烯的磷酸鐵鋰前驅體漿料通過如下方法制備得到：

(A)將鋰源、磷酸鐵、可選的摻雜物及可選的碳源進行配料，得到混合料；

(B)將所述混合料與石墨烯、可選的分散劑以及去離子水混合，研磨分散，得到包含石墨烯的磷酸鐵鋰前驅體漿料。

8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，步驟(A)所述鋰源、磷酸鐵和可選的摻雜物按照摩爾比Li:Fe:P:M＝(1.0-1.1):1:(1-1.05):(0-0.02)進行配料，其中，M為摻雜物中的摻雜元素。

9.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，步驟(A)所述鋰源包括單水氫氧化鋰、碳酸鋰、硝酸鋰、乙酸鋰、草酸鋰或氟化鋰中的任意1種或至少2種的組合。

10.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，步驟(A)所述摻雜物為Mg、Mn、Ti、V、Nb、Ni或Co化合物中的任意1種或至少2種的組合。

11.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，步驟(A)中，以鋰源、磷酸鐵、可選的摻雜物及可選的碳源的總質量為100wt.％計，所述碳源占總質量的百分比為0wt.％-1.5wt.％。

12.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，步驟(A)所述碳源包括抗壞血酸、纖維素、聚丙烯、環氧樹脂、蔗糖、葡萄糖、果糖、檸檬酸、聚乙二醇、淀粉、酚醛樹脂中的1種或至少2種的組合。