[发明专利]一种LiMn2O4-石墨烯复合正极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池正极材料及其制备方法，具体是一种LiMn₂O₄-石墨烯复合材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池在便携式电子移动设备，如笔记本，手机，电子记事本等中扮演关键角色。同时，由于其高能量密度，低成本，高安全性以及较长的使用寿命，锂离子电池在电动自行车以及电动汽车(包括混合电动车)领域具有广大的应用潜力和市场前景。

在众多的锂离子电池正极材料中，由于其材料本身的优势，如储量丰富，较低的价格，环境友好，高安全性，较高的电压，良好的倍率性能等，尖晶石型LiMn₂O₄被认为是最有前景的正极材料之一。然而，低电导率和较差的循环性能大大的限制了其在锂离子电池工业上的应用。

为了改善其电导率和循环性能，研究者们提出了若干方案，如掺杂金属阳离子，表面包覆，结构改性等。但是金属阳离子掺杂和表面包覆改善其容量衰减是以降低其理论容量为代价的。

因此，现有技术有待改进和发展以改善LiMn₂O₄正极材料。

发明内容

本发明的目的之一在于提供锂离子电池LiMn₂O₄-石墨烯复合正极材料。

本发明的目的之二在于提出该正极材料的制备方法。

本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：

一种LiMn₂O₄-石墨烯复合正极材料，其特征在于，LiMn₂O₄微粒粘附在石墨烯层上，制备上述LiMn₂O₄-石墨烯复合正极材料的方法，所述方法包括如下步骤：

A、将石墨烯超声分散于乙醇中，直至形成浆料状；

B、按一定质量比(LiMn₂O₄：石墨烯=(100-X)：X(0<X≤20))混合LiMn₂O₄与石墨烯浆料，以玛瑙珠作为球磨介质，球磨时间为24～48小时，之后置于真空烘箱中80℃下24个小时。

所述的LiMn₂O₄-石墨烯复合正极材料的制备方法，其中，LiMn₂O₄-石墨烯复合正极材料中石墨烯加入量不超过20％。

所述的LiMn₂O₄-石墨烯复合正极材料的制备方法，其中，LiMn₂O₄与石墨烯浆料的球磨时间为24～48小时

所述的LiMn₂O₄-石墨烯复合正极材料的制备方法，其中，球磨后产物真空烘箱中烘干的温度为80℃，时间为24小时。

本发明通过简单球磨浆料状石墨烯和LiMn₂O₄材料，形成LiMn₂O₄-石墨烯复合材料。由于石墨烯构成的三维导电框架，不仅缓解了LiMn₂O₄微粒的团聚而且能够适应由于Li⁺的脱嵌而引起的LiMn₂O₄材料的体积变化，同时也提高了离子电导率和电荷转移速度。该方法步骤简单，成本低，获得的LiMn₂O₄-石墨烯正极材料具有比LiMn₂O₄材料更好的电导率和电荷转移速度，表现出更为优异的锂离子电池循环性能，有望在锂离子电池工业领域获得推广应用。

附图说明

图1.LiMn₂O₄正极材料和按实施例1～3制备得到的LiMn₂O₄-石墨烯复合正极材料(LiMn₂O₄与石墨烯质量比分别为95：5，90：10，80：20)的XRD图谱(X射线衍射图谱)。