[发明专利]一种还原氧化石墨烯/碳材料包覆的磷酸铁锂材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种还原氧化石墨烯/碳材料包覆的磷酸铁锂材料的制备方法，采用水热法在氧化石墨烯和聚乙烯吡咯烷酮溶液中制备氧化石墨烯/聚乙烯吡咯烷酮包覆的磷酸铁锂前驱体，通过惰性气体高温烧结得到还原氧化石墨烯/碳材料包覆的磷酸铁锂材料；水热法结合聚乙烯吡咯烷酮溶液的滴加，可以有效促进氧化石墨烯和碳材料的均匀包覆，聚乙烯吡咯烷酮溶液在滴加时也有利于将氧化石墨烯固定在磷酸铁锂材料上，弥补了二维石墨烯不容易均匀包覆的不足；氧化石墨烯和聚乙烯吡咯烷酮的联合使用，在实现包覆碳材料的同时，起到桥联的作用，将颗粒紧密连接在一起，提供电子转移的通道，促进电子的转移，从而有效提高材料的导电性和电化学性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池正极材料制造技术领域，涉及一种包覆的磷酸铁锂材料的制备，特别涉及一种还原氧化石墨烯/碳材料包覆的磷酸铁锂材料的制备方法。

背景技术

自20世纪70年代锂离子电池（LIBs）问世以来，锂离子电池以其优异的能量密度、循环稳定性、安全性和低成本等优点得到了广泛的应用。正极材料在锂离子电池中占有重要地位，正极材料的优劣直接决定了电池产品性能指标的优劣。根据电池正极材料的不同，锂离子电池主要有LiCoO₂、LiN₂O₄电池、LiNiO₂电池、LiFePO₄电池等，LiFePO₄作为一种很有前途的锂离子电池正极材料，由于其成本较低、环保、安全性高、循环能力强等，近年来在实验科学界引起了广泛的兴趣。

LiFePO₄具有较高的安全性和稳定的循环性能，理论容量为170mAh/g，放电平台为3.4V，在材料来源、成本、环保等方面都令人满意，这是LiFePO₄大规模应用的重要优点。然而，LiFePO₄是一种半导体，其较差的导电性（约10^-9~10^-10s/cm）和锂离子扩散（约10^-14cm²/s）已成为商业应用的瓶颈。因此，如何提高材料的导电性和扩散性成为锂离子电极材料大规模应用的关键。为了缓解或改善上述LiFePO₄正极材料的不足，国内外相关学者做了大量的研究工作。结果表明，提高LiFePO₄粉体的纯度，优化粉体的形貌，控制粉体的粒径和分布，可以有效地改善电极材料的充放电性能；将导电材料（碳、金属纳米粒子、导电聚合物聚吡咯）涂覆在表面并将粉末嵌入碳模板中，可以大大改善电极材料的性能。

迄今为止，人们在磷酸铁锂材料纳米化、包覆和掺杂改性等方面做了大量研究工作，取得了很好的成果，磷酸铁锂材料已经逐渐走向实际应用。但是与市场需求相比，磷酸铁锂材料及其电池性能仍然需要进行持续的改进和提高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种还原氧化石墨烯/碳材料包覆的磷酸铁锂材料的制备方法，采用水热法在氧化石墨烯和聚乙烯吡咯烷酮溶液中制备氧化石墨烯/聚乙烯吡咯烷酮包覆的磷酸铁锂前驱体，通过惰性气体高温烧结得到还原氧化石墨烯/碳材料包覆的磷酸铁锂材料，水热法结合聚乙烯吡咯烷酮溶液的滴加，可以有效促进氧化石墨烯和碳材料的均匀包覆，聚乙烯吡咯烷酮溶液在滴加时也有利于将氧化石墨烯固定在磷酸铁锂材料上，弥补了二维石墨烯不容易均匀包覆的不足；氧化石墨烯和聚乙烯吡咯烷酮的联合使用，利用两者的协同作用，在实现包覆碳材料的同时，起到桥联的作用，将颗粒紧密连接在一起，提供电子转移的通道，促进电子的转移，从而有效提高材料的导电性和电化学性能。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种还原氧化石墨烯/碳材料包覆的磷酸铁锂材料的制备方法，包括如下步骤：