[发明专利]磷酸锰锂-磷酸钒锂/石墨烯/碳正极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种磷酸锰锂-磷酸钒锂/石墨烯/碳正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将氧化石墨烯悬浊液加入有机溶剂的水溶液中，超声分散，得氧化石墨烯分散液；

（2）先将草酸加入步骤（1）所得氧化石墨烯分散液中，搅拌溶解，再加入钒源，搅拌反应，得草酸氧钒/石墨烯混合溶液；

（3）在步骤（2）所得草酸氧钒/石墨烯混合溶液中，加入锰源、磷源、锂源和有机碳源，搅拌反应，冷冻干燥，得黑色前驱体粉末；

（4）将步骤（3）所得黑色前驱体粉末在保护性气氛下烧结，随炉冷却至室温，得磷酸锰锂-磷酸钒锂/石墨烯/碳正极材料；

步骤（1）中，所述氧化石墨烯悬浊液中氧化石墨烯的质量浓度为1～4mg/mL；所述氧化石墨烯悬浊液与有机溶剂的水溶液的体积比为1:2～20；所述有机溶剂的水溶液的体积分数为15～35%；所述有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮和/或二甲基甲酰胺；

所述正极材料的一次颗粒粒径为100～200nm，石墨烯/碳均匀的包覆在正极材料的表面，所述正极材料颗粒之间相互堆积形成均一的多孔结构，孔径为50～250nm；石墨烯/碳的质量分数为7～15%，其中，石墨烯的含量为石墨烯/碳的10～50%。

2.根据权利要求1所述磷酸锰锂-磷酸钒锂/石墨烯/碳正极材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述超声分散的频率为20～40kHz，时间为2～6h。

3.根据权利要求2所述磷酸锰锂-磷酸钒锂/石墨烯/碳正极材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，所述钒源与草酸的摩尔比为1:1.5～3.0；所述草酸在氧化石墨烯分散液中的浓度为0.05～0.20mol/L；所述钒源为五氧化二钒和/或偏钒酸铵。

4.根据权利要求3所述磷酸锰锂-磷酸钒锂/石墨烯/碳正极材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，所述搅拌反应的温度为60～80℃，时间为15～45min。

5.根据权利要求4所述磷酸锰锂-磷酸钒锂/石墨烯/碳正极材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，所述锰源中锰元素、磷源中磷元素、锂源中锂元素、有机碳源与钒源中钒元素的摩尔比为：1:4:4:1～4:2；所述锰源为乙酸锰、乙酰丙酮锰或草酸锰，及其水合物中的一种或几种；所述磷源为磷酸一氢铵、磷酸二氢铵、磷酸铵、磷酸锂、磷酸二氢锂、磷酸三乙酯、磷酸三丁酯或磷酸酯中的一种或几种；所述锂源为草酸锂、磷酸二氢锂、氢氧化锂、醋酸锂、碳酸锂、磷酸锂或硝酸锂，及其水合物中的一种或几种；所述有机碳源为柠檬酸、草酸或抗坏血酸中的一种或几种。

6.根据权利要求5所述磷酸锰锂-磷酸钒锂/石墨烯/碳正极材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，所述搅拌反应的温度为60～80℃，时间为1～3h；所述冷冻干燥的温度为-50～-20℃，真空度为10～60Pa，时间为8～36h。

7.根据权利要求6所述磷酸锰锂-磷酸钒锂/石墨烯/碳正极材料的制备方法，其特征在于：步骤（4）中，所述烧结的温度为650～750℃，时间为8～12h；所述保护性气氛为氮气、氩气或氩/氢混合气，所述的氩/氢混合气中氢气的体积浓度为5～10%。