[发明专利]制备LixMyOz-石墨烯复合材料的方法和锂电池正极材料及其制备方法

说明书

本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种制备Li_xM_yO_z‑石墨烯复合材料的方法和锂电池正极材料及其制备方法。本发明的制备Li_xM_yO_z‑石墨烯复合材料的方法充分利用了石墨烯的结构和功能优势，从传统的将石墨烯直接与正极材料进行研磨复合的方式，改变成利用水热合成法将Li_xM_yO_z‑LDHs的前驱体直接原位生长在石墨烯表面，增强了正极材料与石墨烯之间复合的均匀性，两者的结合强度高，形成的晶粒更加细小、性能更加稳定，而且工艺流程简单，便于进行大规模生产制造。

【技术领域】

本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种制备Li_xM_yO_z-石墨烯复合材料的方法和锂电池正极材料及其制备方法。

【背景技术】

由于锂离子电池具有高的能量密度，因此成为了便携式电子设备和电动车的重要动力能源之一。锂离子电池主要有正极、非水溶液电解液和负极组成。其中正极材料因其毒性、成本、热安全性、功率密度和能量密度的问题，影响了电池的性能。在不同的正极材料当中，Li_xM_yO_z(M为金属Co、Mn、Ni等)富锂离子正极材料由于其易于制备、较好的比容量和高的倍率性能而得到广泛关注和应用。

另外，石墨烯在室温下的载流子迁移率约为15000cm2/ (V·s)，这一数值超过了硅材料的10倍，是目前已知载流子迁移率最高的物质锑化铟(InSb)的两倍以上。在某些特定条件下如低温下，石墨烯的载流子迁移率甚至可高达250000cm2/ (V·s)。与很多材料不一样，石墨烯的电子迁移率受温度变化的影响较小，50～500K之间的任何温度下，单层石墨烯的电子迁移率都在15000cm2/(V·s)左右。石墨烯也由于其优良的电子迁移率在新能源电池中得到广泛关注和应用。

现有工艺中通常是直接将石墨烯与Li_xM_yO_z研磨复合，研磨得到的Li_xM_yO_z-石墨烯复合材料的晶粒十分粗大，两种材料复合的均匀性很差。

【发明内容】

针对上述问题，本发明提供一种制备Li_xM_yO_z-石墨烯复合材料的方法。

本发明解决技术问题的方案是提供一种制备Li_xM_yO_z-石墨烯复合材料的方法，包括以下步骤：

S1：将预定比例的Li盐和M盐溶解在去离子水中以得到溶液A；

S2：将一定比例的尿素置于溶液A中进行均匀分散得到溶液B；

S3：将一定比例石墨烯置于溶液B中均匀分散得到溶液C；

S4：将溶液C置入反应釜中进行水热反应，得到样品a；

S5：对样品a进行干燥处理，得到Li_xM_y-LDHs-石墨烯前驱体；及

S6：对Li_xM_y-LDHs-石墨烯前驱体进行煅烧得到Li_xM_yO_z-石墨烯复合材料。

优选地，所述步骤S2中尿素的质量浓度为0.02-0.15g/ml。

优选地，所述步骤S3中加入的石墨烯的质量为Li盐和锰盐质量之和的 1％-15％。

优选地，所述M为Mn、Co、Ni、Al、Fe、Zn、Sc、Cr或Cu。