[發(fā)明專利]一種石墨烯/磷酸鈦鋰復(fù)合材料、其制備方法和鋰離子電池

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010410184.4
• 申請(qǐng)日: 2020-05-15
• 公開（公告）號(hào): CN111477863B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳志連;李憶非;李書頂;張旭鋒;王耀國
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寧波鋒成納米科技有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/36
• 分類號(hào): H01M4/36;H01M4/58;H01M4/62;H01M10/36
• 代理公司: 北京元周律知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11540
• 代理人: 王聰;張瑩

1.一種石墨烯/磷酸鈦鋰復(fù)合材料，其特征在于，包括：

磷酸鈦鋰；以及

包覆在所述磷酸鈦鋰表面上的石墨烯，所述石墨烯中含有多孔結(jié)構(gòu)，所述多孔結(jié)構(gòu)的孔徑介于1~10μm的范圍內(nèi)；

所述石墨烯呈海綿狀；

所述石墨烯/磷酸鈦鋰復(fù)合材料的粒徑為10~50μm；

所述的石墨烯/磷酸鈦鋰復(fù)合材料的制備方法，包括： a）獲得模板； b）將含有氧化石墨烯、模板的分散液過濾，得到沉淀物； c）將步驟 b）中所述沉淀物與磷酸鈦鋰混合后燒結(jié)，得到所述石墨烯 /磷酸鈦鋰復(fù)合材料；

所述步驟a）中所述模板的形成方法包括：將烴類物質(zhì)與無機(jī)酸溶液混勻，超聲處理形成乳濁液。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯/磷酸鈦鋰復(fù)合材料，其特征在于，所述烴類物質(zhì)包括1,3,5-三甲苯、甲苯、對(duì)二甲苯、正十六烷中的至少一種；

所述無機(jī)酸溶液選自鹽酸溶液、硫酸溶液、磷酸溶液、硝酸溶液中的至少一種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯/磷酸鈦鋰復(fù)合材料，其特征在于，所述無機(jī)酸溶液的濃度為1~3 mol/L；

所述烴類物質(zhì)與無機(jī)酸溶液的體積比為1:10~50。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯/磷酸鈦鋰復(fù)合材料，其特征在于，所述超聲處理的條件為：

超聲頻率為30~50kHz；

超聲時(shí)間為20~40分鐘。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯/磷酸鈦鋰復(fù)合材料，其特征在于，步驟b）包括：

將水、氧化石墨烯溶液與所述乳濁液按照體積比1:1~2:2~6混合，靜置后過濾，得到所述沉淀物。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的石墨烯/磷酸鈦鋰復(fù)合材料，其特征在于，步驟b）中所述氧化石墨烯溶液的濃度為2~8mg/mL。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯/磷酸鈦鋰復(fù)合材料，其特征在于，步驟c）中所述燒結(jié)在非活性氣體保護(hù)下進(jìn)行；所述非活性氣體選自氮?dú)狻⒑狻⒛蕷狻鍤狻㈦礆狻㈦瘹庵械闹辽僖环N。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯/磷酸鈦鋰復(fù)合材料，其特征在于，步驟c）中所述燒結(jié)包括：以15~25℃/min的升溫速率升溫至300~500℃，前段燒結(jié)4~6小時(shí)；然后

以5~15℃/min的升溫速率升溫至800~1000℃，后段燒結(jié)4~6小時(shí)。

9.一種鋰離子電池，其特征在于，包括：負(fù)極，所述負(fù)極的負(fù)極材料包括權(quán)利要求1-8任一所述的石墨烯/磷酸鈦鋰復(fù)合材料。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的鋰離子電池，其特征在于，還包括：正極、正極集流體、隔膜、負(fù)極集流體和電解液；

所述正極的正極材料包括鋰復(fù)合氧化物；

所述正極集流體的材料選自石墨、不銹鋼、鋁合金、經(jīng)過鈍化處理的不銹鋼或經(jīng)過鈍化處理的鋁合金；

所述負(fù)極集流體的材料選自碳基材料或金屬；

所述電解液中含有氯酸鋰、硫酸鋰、硝酸鋰、甲酸鋰、磷酸鋰中的至少一種。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的鋰離子電池，其特征在于，所述鋰復(fù)合氧化物包括錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鈷酸鋰、鎳錳鈷三元正極、鎳錳鋁三元正極中的至少一種；所述碳基材料包括玻璃碳、石墨箔、石墨片、碳布、碳?xì)帧⑻祭w維中的至少一種；

所述金屬包括Ni、Cu、Ag、Pb、Sn、Fe、Al或經(jīng)過鈍化處理的Ni、Cu、Ag、Pb、Sn、Fe、Al中的至少一種。