[發明專利]一種石墨烯動力鋰電池材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201910676133.3
• 申請日: 2019-07-25
• 公開（公告）號: CN110510600A
• 公開（公告）日: 2019-11-29
• 發明（設計）人: 楊國麗
• 申請（專利權）人: 楊國麗
• 主分類號: C01B32/184
• 分類號: C01B32/184;C01B32/168;H01M10/0525
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種石墨烯動力鋰電池材料，它是由下述重量份的原料組成的：丙烯酸3?5、氫氧化鋰100?150、磷酸亞鐵銨400?500、碳納米管30?40、羥基乙叉二膦酸1?2、燒結助劑7?9、硬脂酸鋁2?4、硝酸鑭0.8?1、碳酸鈉1?2，本發明采用丙烯酸、羥基乙叉二膦酸共混處理碳納米管，然后與燒結助劑共混反應，再進行煅燒，納米碳粉可以均勻的分布在石墨烯的層間，從而能夠提高成品電池材料的電循環穩定性。

技術領域

本發明屬于材料領域，具體涉及一種石墨烯動力鋰電池材料及其制備方法。

背景技術

鋰離子動力電池是目前國內外公認的最有潛力的車載電池，主要由正極材料、負極材料、隔膜、電解質等部分組成；其中，正極材料是鋰離子電池的重要組成部分，也是決定鋰離子電池性能的關鍵因素；因此，從資源、環保及安全性能方面考慮，尋找鋰離子電池的理想電極活性材料仍是國際能源材料工作者所要解決的首要難題；

目前已經商業化的鋰離子電池正極材料主要有鈷酸鋰、錳酸鋰和磷酸鐵鋰；鈷酸鋰是目前廣泛應用于小型鋰離子電池的正極材料，但由于鈷有毒、資源儲量有限價格昂貴，且鈷酸鋰材料作為正極材料組裝的電池安全性和熱穩定性不好，在高溫下會產生氧氣，滿足不了動力電池的技術要求；錳酸鋰雖然價格低廉、環保、安全、倍率性能和安全性能好，但是其理論容量不高，循環使用性能、熱穩定性和高溫性能較差，在應用中的最大問題是循環性能不好，特別是高溫下，材料中的三價錳離子和大倍率放電時在顆粒表面形成的二價錳離子，使得材料在電解液中的溶解明顯，最終破壞了錳酸鋰的結構，也降低了材料的循環性能；因此，尋找一種導電穩定性好，綜合性能優越的鋰離子動力電池材料對于現代化的發展十分重要。

發明內容

本發明的目的是提供一種石墨烯動力鋰電池材料及其制備方法。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種石墨烯動力鋰電池材料，它是由下述重量份的原料組成的：

丙烯酸3-5、氫氧化鋰100-150、磷酸亞鐵銨400-500、碳納米管30-40、羥基乙叉二膦酸1-2、燒結助劑7-9、硬脂酸鋁2-4、硝酸鑭0.8-1、碳酸鈉1-2。

所述燒結助劑是由下述重量份的原料組成的：

納米碳粉3-5、苯酚20-27、37%的甲醛16-24、氫氧化鈉1-2、硅烷偶聯劑kh550 0.7-1。

所述燒結助劑的制備方法，包括以下步驟：

（1）取硅烷偶聯劑kh550，加入到其重量10-17倍的無水乙醇中，攪拌均勻，加入納米碳粉，升高溫度為60-65℃，保溫攪拌1-2小時，得硅烷分散液；

（2）取苯酚、37%的甲醛混合，攪拌均勻，送入到85-90℃的水浴中，加入氫氧化鈉，保溫攪拌3-4小時，加入到上述硅烷分散液中，超聲10-20分鐘，抽濾，將濾餅水洗，干燥，得燒結助劑。

步驟（2）中的干燥溫度為95-100℃，干燥時間為40-60分鐘。

一種石墨烯動力鋰電池材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）取碳納米管，加入到其重量30-40倍的、濃度為96-98%的硝酸溶液中，超聲10-13小時，過濾，將沉淀水洗，常溫干燥，得預處理碳納米管；

（2）取丙烯酸、羥基乙叉二膦酸，與預處理碳納米管混合，加入到混合料重量4-7倍的去離子水中，在60-65℃下保溫攪拌1-2小時，得碳納米管分散液；

（3）取硝酸鑭、碳酸鈉混合，加入到上述碳納米管分散液中，攪拌反應40-60分鐘，抽濾，將濾餅水洗，常溫干燥，得預混料；