[发明专利]一种碳凝胶包覆磷酸铁锂正极材料的制备方法

摘要

本发明公开了一种碳凝胶包覆磷酸铁锂正极材料的制备方法，属于磷酸铁锂正极材料制备技术领域。本发明利用石墨制备得氧化石墨，还原得石墨烯，并分散在蒸馏水中得石墨烯分散液，将其和间苯二酚、甲醛加入反应釜中老化得掺杂石墨烯的碳凝胶，并向反应釜中加入磷酸铁锂原料的溶解液，在氮气保护下反应，得反应物，并分别在不同温度下煅烧，得碳凝胶包覆磷酸铁锂正极材料的方法。本发明的有益效果是：本发明所得产品电导率高，比容量达205mAh/g以上，低温性能好；利用碳凝胶包覆磷酸铁锂正极材料，解决了振实密度较低，电极离子扩散慢的问题，振实密度达1.8～2.3g/mL，电极离子的扩散系数大于1.6×10^‑12cm²/s。

主权项

1.一种碳凝胶包覆磷酸铁锂正极材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）称取4～6g石墨粉放入三口烧瓶中，将烧瓶放入0～5℃冰浴锅中，向烧瓶中边搅拌边缓慢滴加200～300mL的混合酸，控制滴加速度为5～10mL/min，滴加结束后，再加入20～30g高锰酸钾，搅拌混合20～30min后，将烧瓶移入水浴锅中，在55～60℃下搅拌反应12～18h，反应结束后再升高水浴温度至98℃，保温搅拌反应10～15min；所述的混合酸是质量分数98%硫酸和质量分数80%磷酸按体积比10:1混合而成；（2）上述反应结束后，从水浴锅中取出烧瓶，并向烧瓶中加入6～8mL质量分数30%的双氧水，搅拌直至无气泡产生，过滤得滤渣，分别用质量分数5%盐酸和去离子水对其超声清洗5～10min，再离心分离得沉淀物，冷冻干燥后研磨、过100～120目筛，得结构蓬松的氧化石墨粉末，将氧化石墨粉末置于管式炉的石英舟上，在氩气保护下加热至300～500℃，还原反应1～2h，得石墨烯，按固液比1:10，将石墨烯与蒸馏水混合，超声分散10～15min，得石墨烯分散液；（3）分别称取1.5～2.0g间苯二酚、3～5mL甲醛和35～40mL上述石墨烯分散液，用碳酸氢钠调节pH为7.0，调节后倒入不锈钢高压反应釜，在60～70℃下老化3～4天；（4）待老化结束后，按摩尔比1:1:1，分别称取4.82gFe(NO3)3、2.30gNH4H2PO4、1.38gLiNO3于烧杯中，并加入15～20mL蒸馏水，搅拌至固体完全溶解，将溶解液加入上述不锈钢高压反应釜中，向反应釜中通氮气，在氮气保护下，升温至80～100℃，保温1～2h，保温后以5～10℃/min速率升温至180～220℃，反应8～10h，反应结束后过滤，得滤渣，将滤渣分别用无水乙醇和水冲洗后，放入真空干燥箱中，在50～60℃下干燥5～6h；（5）将上述干燥后的固体装入瓷舟，将瓷舟放入管式炉中，在氮气气氛下，以5～8℃/min速率程序升温至200～300℃煅烧2～3h，再升温至400～500℃煅烧2～3h，随后升温至600～700℃煅烧3～4h，煅烧结束后降温至室温，即得碳凝胶包覆磷酸铁锂正极材料。