[發明專利]一種基于石墨烯的鋰電池正極材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201711268462.1
• 申請日: 2017-12-05
• 公開（公告）號: CN108023088A
• 公開（公告）日: 2018-05-11
• 發明（設計）人: 程三崗;陳楓;李寶玉
• 申請（專利權）人: 中能國盛動力電池技術（北京）股份公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/587;H01M10/0525
• 代理公司: 北京華仲龍騰專利代理事務所(普通合伙) 11548
• 代理人: 李靜

本發明公開了一種基于石墨烯的鋰電池正極材料，由以下按照重量份的原料制成：乙酸鋰7?10份、石墨12?16份、鎳鈷錳酸鋰80?85份、羧甲基殼聚糖5?8份、二甲基乙酰胺10?14份、三聚氰酸3?6份。本發明還公開了所述基于石墨烯的鋰電池正極材料的制備方法。本發明制備的鋰電池正極材料具有優異的循環性能，且其放電比容量能夠滿足市場要求，具有重要的市場價值和社會價值，有利于促進石墨烯鋰電池的發展及應用。

技術領域

本發明涉及鋰電池技術領域，具體是一種基于石墨烯的鋰電池正極材料及其制備方法。

背景技術

1912年鋰金屬電池最早由GilbertN.Lewis提出并研究。20世紀70年代時，M.S.Whittingham提出并開始研究鋰離子電池。由于鋰金屬的化學特性非常活潑，使得鋰金屬的加工、保存、使用，對環境要求非常高。所以，鋰電池長期沒有得到應用。隨著科學技術的發展，現在鋰電池已經成為了主流。鋰離子電池具有高能量密度、長循環壽命、無記憶效應等優勢，己廣泛應用在手機、筆記本電腦等便攜式電子設備中，并有望應用在電動汽車、新能源儲能等領域。

石墨烯是一種單原子層厚度的石墨材料，具有獨特的二維結構和優異的電學、力學以及熱學性能。它是一種具有良好應用前景的鋰電池電極材料。利用石墨烯獲得具有特殊形貌和微觀結構的電極材料，能有效改善材料的各項電化學性能。然而現有的石墨烯鋰電池正極材料在循環性能方面表現較差，存在一定的局限性，影響石墨烯鋰電池正極材料的廣泛應用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于石墨烯的鋰電池正極材料及其制備方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種基于石墨烯的鋰電池正極材料，由以下按照重量份的原料制成：乙酸鋰7-10份、石墨12-16份、鎳鈷錳酸鋰80-85份、羧甲基殼聚糖5-8份、二甲基乙酰胺10-14份、三聚氰酸3-6份。

作為本發明進一步的方案：由以下按照重量份的原料制成：乙酸鋰8-9份、石墨13-15份、鎳鈷錳酸鋰81-84份、羧甲基殼聚糖6-7份、二甲基乙酰胺11-13份、三聚氰酸4-5份。

作為本發明再進一步的方案：由以下按照重量份的原料制成：乙酸鋰8.5份、石墨14份、鎳鈷錳酸鋰83份、羧甲基殼聚糖7份、二甲基乙酰胺12份、三聚氰酸4.5份。

所述基于石墨烯的鋰電池正極材料的制備方法，步驟如下：

1）稱取石墨、羧甲基殼聚糖和三聚氰酸，以去離子水作為研磨液，球磨混合2-3h，獲得第一混合物；

2）向第一混合物內加入其重量75-80%的濃硫酸和其重量17-20%的濃硝酸，攪拌混合0.5-1h后，加入第一混合物總重量20-23%的高錳酸鉀和第一混合物總重量12-15%的雙氧水，超聲波處理55-60min，繼續攪拌混合2-3h，離心處理，并將離心獲得的固體物質采用去離子水沖洗至中性，獲得第二混合物；

3）將第二混合物在120-130℃下干燥處理1-2h，獲得第三混合物；

4）稱取乙酸鋰、鎳鈷錳酸鋰和二甲基乙酰胺，合并后，加入1-2倍重量的去離子水，再加入第三混合物，球磨混合4-5h，然后加入至超剪切分散機中，處理1-2h，獲得第四混合物；

5）將第四混合物，投入至微波處理器中，在2420-2440Mhz的頻率下處理12-15min，即可。

作為本發明再進一步的方案：步驟1）中，所述去離子水的加入量為石墨、羧甲基殼聚糖和三聚氰酸總重量的2-3倍。

作為本發明再進一步的方案：步驟2）中，所述濃硫酸的濃度為95%；所述濃硝酸的濃度為70%。

作為本發明再進一步的方案：步驟2）中，所述雙氧水的濃度為65%。