[发明专利]一种LiFePO4

说明书

本发明公开了一种LiFePO₄@C/MXene复合材料的制备方法，首先通过溶剂热法制备磷酸铁锂纳米片，然后利用柠檬酸和乙二醇经高温处理进行碳包覆，最后通过静电自组装的方法实现碳包覆的磷酸铁锂和MXene的复合，经冷冻干燥得到LiFePO₄@C/MXene复合材料，在低温复合步骤可有效抑制MXene的氧化，充分发挥二维MXene高电子导电性的优势，制备的LiFePO₄@C/MXene复合材料能有效克服磷酸铁锂电子导电性差，循环性能不稳定的问题，且合成条件温和，制备工艺简单，成本低廉。本发明制备的LiFePO₄@C/MXene复合材料适用于作为锂电池正极材料。

技术领域

本发明属于电池正极材料领域，涉及一种LiFePO₄@C/MXene复合材料的制备方法。

背景技术

随着社会的高速发展,人们对能源的需求量日益增加，同时传统化石能源的大量消耗对环境造成污染，使得人们对绿色环保能源和新型可替代能源的需求日益增加。锂离子电池作为20世纪70年代以后发展起来的一种新型储能电池，由于其高能量、长寿命、低消耗、无公害、无记忆效应以及自放电小、内阻小、性价比高、污染少等优点，在应用中已显示出巨大的优势，如移动电话、笔记本电脑、相机、电动汽车、航天等领域，尤其是在纯电动交通工具及混合动力交通工具等领域的大量使用。

相比目前广泛使用的钴酸锂正极材料，磷酸铁锂(LiFePO₄)具有成本低廉、安全无害的优势，成为最值得期待的锂离子电池正极材料之一。LiFePO₄晶体为正交橄榄石结构，和它电化学反应时的产物磷酸铁 (FePO₄) 同属于pnma空间群，晶胞体积差距较小，故LiFePO₄的电化学循环性能比较稳定。在LiFePO₄中，氧原子为六方密堆，磷原子分布在四面体的空隙内，铁原子和锂原子占据八面体间隙。电子的传导主要通过其晶体结构中ac面共顶角的FeO₆八面体过渡金属层进行，而FeO₆八面体被PO₄四面体隔离开，并没有成为连续相连的网络，因此导致了LiFePO₄本体较差的电子导电性，电子电导率仅为10^-9-10^-10 S/m左右。此外LiFePO₄的一维锂离子扩散特性，导致其锂离子扩散系数较低。

目前，人们多采用碳材料对LiFePO₄进行原位包覆改善其电子导电性，但碳包覆的LiFePO₄（LiFePO₄@C）颗粒间的电子传递仍然有待继续改善以加快电子的传递。

发明内容

为克服上述技术问题，本发明旨在提供一种LiFePO₄@C/MXene复合材料的制备方法，制备方法简单，过程易于控制，合成条件温和、成本低廉，LiFePO₄分别与C材料以及Ti₃C₂ MXene进行复合制备的复合材料，具有较好的电子导电性，实现了电子的快速传递，提高其高倍率性能和循环稳定性。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

一种LiFePO₄@C/MXene复合材料的制备方法，按照如下的步骤顺序依次进行：

（1）LiFePO₄纳米片的制备

LiOH溶液超声搅拌后溶于乙二醇中，得A1； H₃PO₄溶液缓慢滴入A1中，得B；然后向B中滴加溶解于乙二醇溶液的 FeSO₄溶液，得C；