[发明专利]通过控制多孔三维石墨烯添加量制备高性能的磷酸铁锂/三维石墨烯复合材料的方法

摘要

本发明公开了一种通过控制多孔三维石墨烯添加量制备高性能的磷酸铁锂/三维石墨烯复合材料的方法。（1）改进的Hummers法制备石墨氧化物。（2）将铁源和磷酸盐分别溶于蒸馏水，调节pH值，抽滤，洗涤，烘干，得FePO₄。（3）将FePO₄置于氧化石墨悬浮液中，加入NiCl₂·6H₂O，超声处理，抽滤，洗涤，干燥，煅烧得到FePO₄/3DG粉末。（4）将FePO₄/3DG粉末（或FePO₄）、锂源和碳源，煅烧后获得LiFePO₄/3DG/C（或LiFePO₄/C）。本发明具有安全性好、成本低廉、对环境友好、电化学性能优良，适用于工业化生产,制备的正极材料在动力电源领域具有广阔的应用前景。

主权项

1.一种通过控制多孔三维石墨烯添加量制备高性能的磷酸铁锂/三维石墨烯复合材料的方法，其特征在于具体步骤为：（1）氧化石墨凝胶通过改进的Hummers法制备,将氧化石墨装入透析袋，放在去离子水中透析，每天换3~5次水，pH为中性后取出凝胶改为冷冻干燥5~7天即得到固态氧化石墨，加水制得浓度为1~10mg/mL的氧化石墨悬浮液；（2）称取0.001~0.1 mol铁源和0.001~0.1 mol磷酸盐，分别溶于30~50 mL去离子水中，将两种溶液混合均匀后用0.5~5mol/L的氨水调节pH值至2~3，继续搅拌0.5~5小时后，将反应溶液放入50~100mL聚四氟乙烯为内衬的反应釜中140℃保温8小时，冷却至室温后将产物抽滤，并用去离子水和无水乙醇各洗涤3~5次，80~100℃烘干24~48小时，得到淡绿色粉末；（3）称取1g步骤（2）中制得的淡绿色粉末置于10~100mL步骤（1）所得浓度为1~10mg/mL的氧化石墨悬浮液中，室温下搅拌1 小时后，加入0.02~0.2 g NiCl2·6H2O，超声处理2小时后，将其置于50~100mL聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中，在180℃的温度下保温12小时并自然冷却至室温，从高压釜中取出并用去离子水和无水乙醇各清洗3~5次，冷冻24~48小时后，放入冷冻干燥机48~96小时，放入通有氩气的管式炉中，以5~10℃/min的加热速率升至550~750℃并煅烧2~10小时，得到黑色粉末；（4）称取0.1~1 g步骤（3）所得黑色粉末、1~5 mmol锂源和0.1~1 mmol碳源，加入10 mL无水乙醇充分研磨至粉末后通有充满氩气的管式炉中，以5~10℃/ min的加热速率升至350~550℃煅烧5~10小时后自然冷却至室温，再向混合物中加入0.1~1 mmol碳源,然后在通有氩气的管式炉中，以5~10℃/ min的加热速率升至450~750℃并煅烧10~15小时，获得磷酸铁锂/三维石墨烯复合材料；所述锂源为乙酸锂、碳酸锂和氢氧化锂中的一种或多种；所述铁源为氯化铁、硝酸铁和硫酸亚铁中的一种或多种；所述磷酸盐为磷酸铵、磷酸二氢铵和磷酸氢铵中的一种或多种；所述碳源为抗坏血酸、葡萄糖和蔗糖中的一种或多种。