[发明专利]一种石墨烯基碳复合锂离子电池正极材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯基碳复合锂离子电池正极材料的制备方法，属于锂离子电池正极材料的制备技术领域。本发明通过具体工艺在锂离子电池正极材料表面包覆石墨烯可相对减少材料与电解液的接触面积从而减少或抑制材料和电解液之间副反应的发生，并改善正极材料的导电性能利于Li⁺的扩散迁移，最终达到提高正极材料的电化学性能的目的。本发明制得的锂离子电池正极材料能够有效改善正极材料的循环稳定性能且提高正极材料的放电比容量。

技术领域

本发明属于锂离子电池正极材料的制备技术领域，具体涉及一种石墨烯基碳复合锂离子电池正极材料的制备方法。

背景技术

近年来新能源储存、电动汽车、智能电网等领域的发展对锂离子电池能量密度、功率密度、循环寿命、安全性等方面都提出了更高的要求。目前市面上广泛应用的正极材料LiCoO₂、LiFePO₄、LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂等实际发挥的相对较低的放电比容量已经成为锂离子电池性能进一步提升的瓶颈。开发具有高放电比容量的新型锂离子电池正极材料迫在眉睫。富锂锰基层状正极材料放电比容量可达250mAh/g，该正极材料安全性好、价格低廉和环境友好，因而引起了科研人员的广泛关注。但富锂材料在首次循环过程中存在一个不可逆电位平台，Li₂MnO₃组分电化学活化伴随O₂的释放，因为这部分释放的O₂的不可逆，所以伴随着这个活化过程也产生了较大的不可逆容量，而且高电压充放电过程电解液在材料表面氧化分解形成Li₂CO₃等SEI膜消耗锂离子也会损失一部分可逆容量，这些方面的原因造成材料首次充放电库仑效率较低。除此之外，该类材料的电子导电性较差导致其倍率性能也不够理想，同时循环过程中还存在放电电压逐渐下降的问题，这些缺陷限制了该材料的进一步推广应用。目前，由于石墨烯电子导电率高且其比表面积较大，材料表面包覆石墨烯可相对减少材料与电解液的接触面积从而减少或抑制材料和电解液之间副反应的发生，并改善正极材料的导电性能利于Li⁺的扩散迁移，最终达到提高正极材料的电化学性能的目的。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种工艺简单且成本低廉的石墨烯基碳复合锂离子电池正极材料的制备方法，该方法制得的锂离子电池正极材料能够有效改善正极材料的循环稳定性能且提高正极材料的放电比容量。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案：

一种石墨烯基碳复合锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于具体步骤为：

步骤S1：将2~5g氧化石墨烯和300~600g酒精依次放入烧杯中，用保鲜膜密封杯口，使用大功率超声设备超声分散0.5~2h得到悬浊液；

步骤S2：将步骤S1得到的悬浊液放入砂磨机中砂磨5~10min得到氧化石墨烯的酒精分散液；

步骤S3：取100-300mL步骤S2得到的氧化石墨烯的酒精分散液放入水浴锅中，恒温快速磁力搅拌的同时逐步加入50~100g锂离子电池正极材料Li_1.2Mn_0.48Ni_0.24Co_0.08O₂，恒温将混合浆料蒸发至粘稠状，再将粘稠状混合物料转移至鼓风干燥箱中烘干得到氧化石墨烯与正极材料混合均匀的前驱体；

步骤S4：将步骤S3得到的前驱体转移至马弗炉中，在空气气氛下于200~400℃煅烧0.5~2h得到目标产物石墨烯基碳复合锂离子电池正极材料。

一种石墨烯基碳复合锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于具体步骤为：