[發明專利]一種石墨烯基碳復合鋰離子電池正極材料的制備方法

在審

• 申請號: 201910973443.1
• 申請日: 2019-10-14
• 公開（公告）號: CN110697798A
• 公開（公告）日: 2020-01-17
• 發明（設計）人: 楊書廷;王明陽;王科;蘆磊;康云
• 申請（專利權）人: 河南電池研究院有限公司;河南師范大學
• 主分類號: C01G53/00
• 分類號: C01G53/00;C01B32/184;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 41139 新鄉市平原智匯知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 周闖

本發明公開了一種石墨烯基碳復合鋰離子電池正極材料的制備方法，屬于鋰離子電池正極材料的制備技術領域。本發明通過具體工藝在鋰離子電池正極材料表面包覆石墨烯可相對減少材料與電解液的接觸面積從而減少或抑制材料和電解液之間副反應的發生，并改善正極材料的導電性能利于Li⁺的擴散遷移，最終達到提高正極材料的電化學性能的目的。本發明制得的鋰離子電池正極材料能夠有效改善正極材料的循環穩定性能且提高正極材料的放電比容量。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池正極材料的制備技術領域，具體涉及一種石墨烯基碳復合鋰離子電池正極材料的制備方法。

背景技術

近年來新能源儲存、電動汽車、智能電網等領域的發展對鋰離子電池能量密度、功率密度、循環壽命、安全性等方面都提出了更高的要求。目前市面上廣泛應用的正極材料LiCoO₂、LiFePO₄、LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂等實際發揮的相對較低的放電比容量已經成為鋰離子電池性能進一步提升的瓶頸。開發具有高放電比容量的新型鋰離子電池正極材料迫在眉睫。富鋰錳基層狀正極材料放電比容量可達250mAh/g，該正極材料安全性好、價格低廉和環境友好，因而引起了科研人員的廣泛關注。但富鋰材料在首次循環過程中存在一個不可逆電位平臺，Li₂MnO₃組分電化學活化伴隨O₂的釋放，因為這部分釋放的O₂的不可逆，所以伴隨著這個活化過程也產生了較大的不可逆容量，而且高電壓充放電過程電解液在材料表面氧化分解形成Li₂CO₃等SEI膜消耗鋰離子也會損失一部分可逆容量，這些方面的原因造成材料首次充放電庫侖效率較低。除此之外，該類材料的電子導電性較差導致其倍率性能也不夠理想，同時循環過程中還存在放電電壓逐漸下降的問題，這些缺陷限制了該材料的進一步推廣應用。目前，由于石墨烯電子導電率高且其比表面積較大，材料表面包覆石墨烯可相對減少材料與電解液的接觸面積從而減少或抑制材料和電解液之間副反應的發生，并改善正極材料的導電性能利于Li⁺的擴散遷移，最終達到提高正極材料的電化學性能的目的。

發明內容

本發明解決的技術問題是提供了一種工藝簡單且成本低廉的石墨烯基碳復合鋰離子電池正極材料的制備方法，該方法制得的鋰離子電池正極材料能夠有效改善正極材料的循環穩定性能且提高正極材料的放電比容量。

本發明為解決上述技術問題采用如下技術方案：

一種石墨烯基碳復合鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于具體步驟為：

步驟S1：將2~5g氧化石墨烯和300~600g酒精依次放入燒杯中，用保鮮膜密封杯口，使用大功率超聲設備超聲分散0.5~2h得到懸濁液；

步驟S2：將步驟S1得到的懸濁液放入砂磨機中砂磨5~10min得到氧化石墨烯的酒精分散液；

步驟S3：取100-300mL步驟S2得到的氧化石墨烯的酒精分散液放入水浴鍋中，恒溫快速磁力攪拌的同時逐步加入50~100g鋰離子電池正極材料Li_1.2Mn_0.48Ni_0.24Co_0.08O₂，恒溫將混合漿料蒸發至粘稠狀，再將粘稠狀混合物料轉移至鼓風干燥箱中烘干得到氧化石墨烯與正極材料混合均勻的前驅體；

步驟S4：將步驟S3得到的前驅體轉移至馬弗爐中，在空氣氣氛下于200~400℃煅燒0.5~2h得到目標產物石墨烯基碳復合鋰離子電池正極材料。

一種石墨烯基碳復合鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于具體步驟為：