[发明专利]一种提高锂离子电池正极材料循环稳定性的方法

说明书

本发明公开了一种提高锂离子电池正极材料循环稳定性的方法。所述方法是先制备磷酸铁锂层，再制备石墨烯层；在锂离子电池正极材料表面涂上一层磷酸铁锂层，干燥后，再在磷酸铁锂层上涂上一层石墨烯层，干燥后，再在石墨烯层上涂上一层磷酸铁锂层，以此类推，制得磷酸铁锂层和石墨烯层交替叠加的极片；所述极片至少包括两层磷酸铁锂层和一层石墨烯层。传统的磷酸铁锂正极材料在电池充放电过程中由于表面不均匀会产生过电势，导致电池容量衰减较快，循环稳定性比较差。为了克服这一难题，我们采用在其表面涂上一层超薄的石墨烯导电层来疏散过电势，以提高磷酸铁锂电池的循环稳定性。该发明的制备工艺具有操作简单、成本低、效率高、易于实现规模化、产业化生产的优点。

技术领域

本发明属于锂离子电池正极材料领域，具体涉及一种提高锂离子电池正极材料循环稳定性的方法。

技术背景

随着哥本哈根会议的结束，“减排、低碳”成为了当前的热点词汇。中国政府在会上做出了一个明确的减排目标：2020年单位GDP碳排放量将比2005年减少40％～45％，这是中国节能减排政策从能源强度转到碳排放强度的一个质变。从长期来看，中国发展低碳经济是必然的选择。因此未来中国新能源领域需要在技术上取得突破性的进展才能完成2020年的减排指标。

中国目前处于城市化与工业化共同推进的经济发展阶段，能源需求具有明显的刚性特征。而且中国的能源结构主要以煤为主，要降低单位GDP碳强度就需要改变目前国内现有的能源结构，即通过增加清洁能源，减少单位GDP煤炭消费量，发展新能源结构。1991年，索尼公司将锂离子电池商业化以后，人们就大力发展锂离子电池产业，目前它是最有优势的清洁能源储能装置，而在众多的锂离子电池正极材料中，磷酸铁锂脱颖而出，因为它具有较高的容量(理论比容量为170mAh/g)、低廉的价格、在充放电状态下有良好的热稳定性和安全性、较小的吸湿性和优良的充放电循环性能，LiFePO₄作为锂离子电池正极材料具有价格低廉、热稳定性好和安全性能好等诸多优点。

然而，磷酸铁锂材料也存在一些缺点。

1：振实密度较低。振实密度低的缺点阻碍了材料的实际应用。钴酸锂的理论密度为5.1g/cm³，商品钴酸锂的振实密度一般为2.0-2.4g/cm³；而磷酸铁锂的理论密度仅为3.6g/cm³，实际上一般只能达到1.3-1.5g/cm³，本身就比钴酸锂要低得多。

2：导电性差。这个问题是最关键的问题。磷酸铁锂之所以这么晚还没有得到大范围的应用是因为这一问题没有解决。虽然实验室报道可以达到160mAh/g以上的比容量，但是运用于实际中的话，成本比较高，无法在商业中得到大范围的生产。

发明内容

本发明旨在克服磷酸铁锂正极材料在电池充放电过程中由于表面不均匀会产生过电势，导致电池容量衰减较快，循环稳定性比较差的问题，提供一种提高锂离子电池正极材料循环稳定性的方法。

为了达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

所述提高锂离子电池正极材料循环稳定性的方法是先制备磷酸铁锂层，再制备石墨烯层；在锂离子电池正极材料表面涂上一层磷酸铁锂层，干燥后，再在磷酸铁锂层上涂上一层石墨烯层，干燥后，再在石墨烯层上涂上一层磷酸铁锂层，以此类推，制得磷酸铁锂层和石墨烯层交替叠加的极片；所述极片至少包括两层磷酸铁锂层和一层石墨烯层。

优选地，所述极片为两层磷酸铁锂层和一层石墨烯层的结构。

优选地，所述每层磷酸铁锂层的厚度为5—20μm且磷酸铁锂层的总厚度≤40μm，所述每层石墨烯层的厚度为0.5—1.5nm。