[发明专利]一种锂离子电池正极材料及其制备方法

摘要

本发明涉及一种锂离子电池正极材料的制备方法，由LiV3O8纳米片层，以及在LiV3O8表面包覆的石墨烯层复合得到，其中，LiV3O8纳米片的含量是65～90wt％，石墨烯含量为10～35wt％，制备时结合水热合成法、溶胶‑凝胶法、表面改性包覆的方法，合成得到具有优良电化学性能的电池材料。与现有技术相比，本发明既保留了LiV3O8片层本身的晶体结构稳定性，同时又以石墨烯作为载体，形成了比表面积更大、导电性更好、锂离子传输效率更高、化学稳定性更强的一种新型的锂离子电池正极材料。该方法工艺简单，可操作性强。

主权项

锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，该方法采用以下步骤：(1)利用表面活性剂将钒源和有机酸或者过氧化氢均匀分散在水溶液中，通过水热法合成前驱体，再利用溶胶‑凝胶及高温焙烧制备得到LiV3O8纳米片；(2)对步骤(1)制备得到的LiV3O8纳米片超声分散，然后通过LiV3O8表面电荷修饰、氧化石墨烯包覆、氧化石墨烯还原以及冷冻干燥，得到石墨烯包覆的LiV3O8片层锂离子电池正极材料，该材料由LiV3O8纳米片层，以及在LiV3O8表面包覆的石墨烯层复合得到，其中，LiV3O8纳米片的含量是65～90wt％，石墨烯含量为10～35wt％；步骤(1)中的水热法是将有机酸和钒源均匀混合在水溶液中，然后在70～200℃温度下反应3～20h，合成得到前驱体；溶胶‑凝胶是将前驱体和一水合氢氧化锂按照钒元素和锂元素的摩尔比按1:10～10:1混合，加入表面活性剂作为分散剂，分散剂与前驱体的质量比为1:10～10:1，室温搅拌1～10h，之后在40～120℃温度下油浴加热并干燥；高温焙烧是在300～1000℃环境下在氧气气氛或者空气气氛下焙烧；步骤(2)中，超声分散是将LiV3O8纳米片在甲苯溶液中，100～500w功率下超声10～100min，表面电荷修饰是向超声分散后的溶液中加入3‑氨丙基三甲氧基硅烷，3‑氨丙基三甲氧基硅烷与甲苯溶液的体积比为1:50～1:1，在20～100℃环境下，氮气气氛或者氩气气氛下回流5～40h，氧化石墨烯包覆是指将经表面电荷修饰的LiV3O8悬浮液滴加进氧化石墨烯中并搅拌1～5h，LiV3O8与氧化石墨烯的质量比为2:1～30:1；氧化石墨烯还原是滴加水合肼并在室温下搅拌2～20h，氧化石墨烯与水合肼的质量比为1:10～10:1。