[发明专利]石墨烯/富锂三元杂化材料的制备方法及其产品和应用

说明书

本发明涉及一种石墨烯/富锂三元杂化材料的制备方法及其产品和应用，以糖类、氯化铵为原料，通过糖类的高温鼓泡以及聚合碳化制得石墨烯/富锂三元杂化材料，首先制备富锂三元材料，然后把糖类和氯化铵按质量比1：0~1的比例混合均匀，然后将制备好的富锂三元材料混入其中，并充分混合，在管式炉中惰性气体氛围下，以3~5℃/min的升温速率，升温至1300℃，并保温3h，得到黑色粉末即为石墨烯/富锂三元杂化材料。本方法制备工艺简单易行，对材料进行表面包覆或掺杂改性，来提高材料的循环性能、倍率性能等。

技术领域

本发明属于材料化学领域，涉及一种锂离子电池电极材料，特别涉及一种石墨烯/富锂三元杂化材料的制备方法及其产品和应用。

技术背景

锂离子电池是一种能量储存装置，具有电压高、比能量大、安全性好等优点，被广泛应用于各种电子产品，其中正极材料是影响锂离子电池性能的主要因素。

目前常见的正极材料有钴酸锂，锰酸锂，磷酸铁锂等，但这几种材料能量密度相对较低，已经无法满足现阶段的要求。富锂三元材料以其能量密度高、比容量高等优点受到了广泛的关注。

但由于富锂三元材料存在首次充放电效率低，循环稳定性和结构稳定性较差的问题。因此，随着循环次数的增加，电极的充放电容量和循环可逆性能会逐渐衰减，最终是电池报废。研究发现，正极材料本身电势较高，脱锂态正极材料具有较强的氧化性，使得在电极表面的电解液被不停地氧化分解，并负载到材料表面，形成SEI膜，这层膜严重阻碍了锂离子的正常脱嵌，随着循环次数的增加，有效锂离子将越来越少，造成容量衰减。目前解决这一问题的有效方法是对材料进行表面包覆或掺杂改性，来提高材料的循环性能、倍率性能等。

发明内容

针对正极材料倍率性能和结构稳定性差的问题，本发明目的在于提供一种石墨烯/富锂三元杂化材料的制备方法。

本发明的再一目的在于：提供一种上述方法制备的石墨烯/富锂三元杂化材料产品。

本发明的又一目的在于：提供一种上述产品的应用。

本发明目的通过下述方案实现：一种石墨烯/富锂三元杂化材料的制备方法，以糖类、氯化铵为原料，通过糖类的高温鼓泡以及聚合碳化制得石墨烯/富锂三元杂化材料，包括如下步骤：

把糖类和氯化铵按质量比1：（0~1）的比例混合均匀，然后将制备好的富锂三元材料混入其中，并充分混合，在管式炉中惰性气体氛围下，以3~5℃/min的升温速率，升温至1300℃，并保温3h，得到黑色粉末即为石墨烯/富锂三元杂化材料。

其中，所述的富锂三元材料制备按下述步骤：以摩尔比1：1：5称取乙酸镍、乙酸钴、乙酸锰配制成溶液，以碳酸钠为共沉淀剂，制得前驱体MCO₃，将MCO₃在马弗炉中700℃下煅烧5h，得到M₃O₄，将M₃O₄与Li₂CO₃按质量比1：0.729均与混合，然后马弗炉中900℃保温8h，自热冷却得到富锂三元材料。

所使用的糖类为葡萄糖或白砂糖的一种或两种混合。

本发明提供一种石墨烯/富锂三元杂化材料，根据上述任一所述方法制备得到。

本发明提供一种石墨烯/富锂三元杂化材料在锂离子电池中作为正极材料的应用。

本方法制备工艺简单易行，对材料进行表面包覆或掺杂改性，来提高材料的循环性能、倍率性能等。

附图说明

图1是实施例1中得到的石墨烯/富锂三元材料杂化材料的首效性能图；

图2是实施例1中得到的石墨烯/富锂三元材料杂化材料的放电倍率图。

具体实施方式