[发明专利]一种石墨烯/二氧化钛/磷酸铁锂气凝胶电池正极材料及其制备方法

摘要

本发明涉及一种石墨烯/二氧化钛/磷酸铁锂气凝胶电池正极材料电池正极材料及其制备方法，该材料以纳米石墨烯为核体，先负载上纳米二氧化钛，然后再包覆磷酸铁锂层，最后经过陈化和干燥处理，得到石墨烯/二氧化钛/磷酸铁锂气凝胶电池正极材料，其中石墨烯核体为0.1‑10份，二氧化钛为0.1‑10份，磷酸铁锂壳层为10‑200份。该材料具有超低密度、超大孔隙、超大内表面积、超低导热性、超低声速以及优异的热稳定性和机械性能，更具有柔韧性、高强度、高耐热、高导电性、高比容量、高倍率特性、快速充放电和长循环寿命，可在电池、催化、航天、先进材料等领域得到广泛的运用。

主权项

1.一种石墨烯/二氧化钛/磷酸铁锂气凝胶电池正极材料，包括以下制备步骤：(1)制备石墨烯溶胶：将石墨烯分散到水中配制成石墨烯溶胶，其中石墨烯与水的质量比为0.05～0.25:1；(2)表面负载纳米二氧化钛：在不断搅拌下，将0.5～4.0mol/L的无机钛盐水溶液和0.5～4mol/L的碱液加入步骤1的石墨烯溶胶中混合反应，反应温度≤50℃，pH≤1.0，然后升温至70～100℃，恒温反应1～10h，得到纳米二氧化钛负载的石墨烯溶胶；(3)表面包覆磷酸铁锂：在不断搅拌下，将锂源、铁源、磷源按摩尔比Li：Fe：P＝1：1：1加入到纳米二氧化钛负载的石墨烯溶胶中进行反应，铁、镍的摩尔含量为2％‑20％，钼的摩尔含量为2％‑15％，镁的摩尔含量为25％‑90％；将各组分在溶剂中充分搅拌均匀，并用碱调节pH值，然后加入到水热反应釜中升温至300℃‑800℃反应1h‑24h，得到石墨烯/二氧化钛/磷酸铁锂凝胶；(4)陈化处理：将石墨烯/二氧化钛/磷酸铁锂凝胶陈化1～3d，用无水乙醇为老化溶液，将陈化的凝胶老化1～10d，每天更换无水乙醇一次；(5)干燥处理：采用冷冻干燥或超临界干燥或者常温常压干燥的方法，得到石墨烯/二氧化钛/磷酸铁锂气凝胶电池正极材料。