[发明专利]一种石墨烯包覆的锂离子电池及制备方法

说明书

本发明公开一种石墨烯包覆的锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：S1、制备LiFeO₄/石墨烯改性复合材料；S2、将所得LiFeO₄/石墨烯改性复合材料和聚偏氟乙烯按照一定的质量比混合，涂覆于铝箔，干燥，裁剪得正极片；S3、配合隔膜、电解液以及负极组成电池；本发明还公开了本方法所得的锂离子电池；本发明通过有效构建石墨烯与LiFePO₄的配合，提升电池体系的动力学性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，特别是涉及一种石墨烯包覆的锂离子电池及制备方法。

背景技术

橄榄石结构的磷酸铁锂晶体结构属于立方晶系，其中，氧原子以六方堆积的形式占据骨架的4c和8d位置；锂与铁原子各自分别占据材料骨架八面体间隙的4a及4c位置；最后磷原子位于晶体结构中的四面体间隙4c位。

LiFePO₄正极材料主要通过层状结构嵌入和脱出锂离子储存和释放电能，但是LiFePO₄本身固有的锂离子传导率和电子电导率低，导致材料的比容量达不到理论比容量和快速充放电时的极化现象。现有技术中多是通过降低材料颗粒大小、活性碳包覆、抑或是掺杂其他物质提高LiFePO₄的性能，单纯从材料性能本身出发，难以进一步促进电池整体体系配合。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石墨烯包覆的锂离子电池的制备方法，本发明通过有效构建石墨烯与LiFePO₄的配合，提升电池体系的动力学性能。

为解决此技术问题，本发明的技术方案是：一种石墨烯包覆的锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：

S1、制备LiFeO₄/石墨烯改性复合材料；

S2、将所得LiFeO₄/石墨烯改性复合材料和聚偏氟乙烯按照一定的质量比混合，涂覆于铝箔，干燥，裁剪得正极片；

S3、配合隔膜、电解液以及负极组成电池。

优选S1中LiFeO₄/石墨烯改性复合材料的制备方法包括以下步骤：

S11、将LiOH·H₂O在磁力搅拌下溶解于去离子水；完全溶解；

S12、在搅拌的条件下，向S11所得的混合液中滴加H₃PO₄，直至溶液中加入白色悬浮物；

S13、将乙二胺改性氧化石墨烯分散于去离子水，混合分散均匀；

S14、将FeSO₄·7H₂O溶解于步骤S13所得混合液，混合均匀；

S15、将S14所得的混合液添加至S12所得混合液中，搅拌均匀后继续搅拌一定时间；

S16、将S15所得混合物置于反应釜中进行水热反应；

S17、将S16所得沉淀反复清洗，真空干燥后，得LiFeO₄/石墨烯改性复合材料。

本发明利用乙二胺改性氧化石墨烯，一方面乙二胺的胺基作为还原剂防止二价铁氧化为三价铁，提高所得LiFeO₄的纯度，保证所得正极的容量；同时水热反应的过程中，乙二胺进一步促进氧化石墨烯的还原，利于本发明所得复合材料的纯度高，利于改善复合材料的锂离子传导率和电子传导率。