[发明专利]氟化石墨烯-氟磷酸钒锂复合材料及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于无机化工技术领域，具体的说是涉及一种氟化石墨烯-氟磷酸钒锂复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

自从英国曼彻斯特大学的安德烈·K·海姆(Andre K.Geim)等在2004年制备出石墨烯材料。由于其独特的结构和光电性质受到了人们广泛的重视。单层石墨由于其大的比表面积，优良的导电、导热性能和低的热膨胀系数而被认为是理想的材料。如：1，高强度，杨氏摩尔量，(1,100GPa)，断裂强度：(125GPa)；2，高热导率，(5,000W/mK)；3，高导电性，载流子传输率，(200,000cm²/V*s)；4，高的比表面积，(理论计算值：2,630m²/g)。尤其是其高导电性质、大的比表面性质和其单分子层二维的纳米尺度的结构性质，可以广泛的应用于电极材料。

氟化石墨作为高能锂离子电池的活性物质，已引起新型化学电源研究者们的极大兴趣和重视，并已开发成功相应的高能电池。氟化石墨-锂电池具有诸多优点，如电压、能量密度高、利用率高、电压平稳等。但是也存在一些不足，如氟化石墨材料导电率和稳定性低，从而导致电池大电流性能较差等不足。

发明内容

本发明实施例的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种工艺简单、成本低廉，适合工业化生产的氟化石墨烯-氟磷酸钒锂复合材料制备方法。

以及，由上述方法制备得到的一种电导率高、功率密度大、结构性能稳定的氟化石墨烯-氟磷酸钒锂复合材料。

本发明实施例的另一目的在于提供上述氟化石墨烯-氟磷酸钒锂复合材料作为锂离子电池或/和电容器中的正极材料的应用。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

一种氟化石墨烯-氟磷酸钒锂复合材料制备方法，包括如下步骤：

获取石墨烯；

将所述石墨烯与五氧化二钒、氟盐、磷酸盐、锂盐混合，形成混合物；

将所述混合物在无氧环境中煅烧，冷却，得到所述的氟化石墨烯-氟磷酸钒锂复合材料。

以及，一种氟化石墨烯-氟磷酸钒锂复合材料，该材料由上述方法制备而成。

进一步地，本发明的氟化石墨烯-氟磷酸钒锂复合材料作为锂离子电池或/和电容器中的正极材料的应用。

上述氟化石墨烯-氟磷酸钒锂复合材料制备方法将石墨烯、氟磷酸钒锂与氟盐混合并煅烧即可得产物，其制备方法工艺简单、成本低廉，无污染，适合工业化生产。由该方法制备得到的氟化石墨烯-氟磷酸钒锂复合材料中含有的氟磷酸钒锂与氟化石墨烯之间具有良好的相容性，使得氟化石墨烯-氟磷酸钒锂复合材料结构性能稳定，其中，氟化石墨烯具有较高的电导率和与电解液具有很好相容性的特性，与氟磷酸钒锂协同作用，赋予了氟化石墨烯-氟磷酸钒锂复合材料高的电导率性能和大的功率密度。将其用于制备锂离子电池或/和电容器的正极材料时，锂离子电池或/和电容器功率密度大。

附图说明

图1是本发明实施例的氟化石墨烯-氟磷酸钒锂复合材料制备方法工艺流程示意图；

图2是含有利用本发明实施例1制得的氟化石墨烯-氟磷酸钒锂复合材料制备的正极片的锂离子电池在电压范围为2.5～5.0V，电流为1C(156mA/g)的条件下的首次充放电曲线图。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种工艺简单、成本低廉，适合工业化生产的氟化石墨烯-氟磷酸钒锂复合材料制备方法。该氟化石墨烯-氟磷酸钒锂复合材料制备方法工艺流程请参见图1，该方法包括如下步骤：

S1：获取石墨烯；

S2：将所述石墨烯与五氧化二钒、氟盐、磷酸盐、锂盐混合，形成混合物；

S3：将所述混合物在无氧环境中煅烧，冷却，得到所述的氟化石墨烯-氟磷酸钒锂复合材料。

具体地，上述氟化石墨烯-氟磷酸钒锂复合材料制备方法的S1步骤中，石墨烯获取方法优选如下：

SA1：氧化石墨烯的制备：通过改进的Hummers法制备氧化石墨烯，具体制备方法参见实施例1中的氧化石墨烯的制备方法；

SA2：石墨烯的制备：将SA1步骤中制备氧化石墨烯配制成溶液，并振荡进行单层剥离处理，然后加入还原剂在20～150℃下进行还原反应24～48h，固液分离，洗涤，干燥，得到所述石墨烯。