一種正八面體型磷酸鐵/氧化石墨烯前驅體的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于材料學領域，涉及一種鋰離子電池正極材料，具體來說是一種正八面體型磷酸鐵/氧化石墨烯前驅體的制備方法。
【背景技術】
[0002]隨著新能源領域的技術革命和智能化、移動化電子設備的快速發展，人們對于儲能及電子產品等的電池研發的關注度越來越高。
[0003]目前，鋰離子電池因具有電壓高，能量密度大，循環性能好，自放電小，無記憶效應，工作范圍寬等優點而被廣泛應用于筆記本電腦、數碼相機、電子儀表、移動電話等領域；近年來，鋰離子電池又被廣泛應用到電動自行車、電動汽車、航空航天等大容量儲能設備領域。其中，磷酸鐵鋰材料因具有其它正極材料不具備的諸多優點而作為目前這些大容量電池的首選正極材料。比如:較高的電壓平臺(3.4-3.5 K)、較高的理論容量(為170?4A/V)、循環性能好(優化條件下合成的LiFeP04可循環2000次以上)、穩定性好、高溫性能好、安全性能好、合成過程簡單、對環境友好，無毒、原料豐富等特點。
[0004]能源是人類社會賴以生存和發展的重要物質基礎。隨著經濟和社會的不斷發展，世界對能源的需求量也在不斷增加。在如今全球氣候變暖和生態環境不斷惡化的情況下，鋰離子電池作為一種綠色能源也就受到了越來越多的關注。但是，由于磷酸鐵鋰結構的獨特性阻隔了電子的傳導，使得磷酸鐵鋰的電子電導率很低(10 Y.^1)，導致其電化學性能差。而石墨烯是近幾年非常熱門的碳家族的一種新材料，其厚度只有0.335—，石墨烯及其衍生物氧化石墨烯均有良好的物理和化學性質，具有巨大的表面積和豐富的官能團，具有優良的力學、電學、光學、熱學等性質。使其成為良好的吸附、電化學材料。所以可以將石墨烯優異的導電性能與磷酸鐵鋰特殊的電化學性能結合起來。
[0005]
【發明內容】
[0006]針對現有技術中的上述技術問題，本發明提供了一種正八面體型磷酸鐵/氧化石墨烯前驅體的制備方法，所述的這種正八面體型磷酸鐵/氧化石墨烯前驅體的制備方法解決了現有技術中的磷酸鐵鋰的電子電導率低，導致其電化學性能不佳的技術問題。
[0007]本發明提供了一種正八面體型磷酸鐵/氧化石墨烯前驅體的制備方法，包括以下步驟:
(1)一個制備分散有氧化石墨烯的鐵鹽溶液的步驟；
將氧化石墨稀放入超聲場里超聲，所述的氧化石墨稀的濃度為3~8mg/ml，加入氯化亞鐵溶液，所述的氯化亞鐵溶液的濃度為0.1-0.5g/ml，在攪拌的情況下加入去離子水和無水乙醇，氧化石墨烯、氯化亞鐵水溶液、去離子水和無水乙醇的物料比為10ml:2-4ml:40ml:52-54ml，震蕩，震蕩過程中滴加質量百分比濃度為20~40%的H202，鐵元素和H202的摩爾比為1:1~2，得到了分散有氧化石墨烯的鐵鹽溶液； (2)—個制備正八面體型磷酸鐵/氧化石墨烯前驅體的步驟；
將步驟(1)中制備的分散有氧化石墨烯的鐵鹽溶液邊超聲邊滴加磷酸鹽溶液，反應混合液中Fe:P的摩爾比=1:2~2.5，調節反應混合液的pH值為3~5，將反應混合液在超聲場中超聲后靜置，然后將其裝入透析袋，在去離子水中透析3~5天，將透析完成后的溶液加入反應釜，在150~200 Γ的烘箱中反應10~20九再將反應產物進行冷凍干燥處理，得到正八面體型磷酸鐵/氧化石墨烯前驅體。
[0008]進一步的，所述的超聲場要保持低溫狀態下，不能因為超聲的原因導致水溫上升，由于超聲波儀器的進出口水流量難以控制，所以可以在超聲場中加入冰塊以限制水溫上升。
[0009]進一步的，所述的磷酸鹽溶液為磷酸二氫氨溶液，所述的磷酸二氫氨溶液的質量百分比濃度為20~60%。
[0010]進一步的，采用濃度為25%的氨水溶液調節溶液的PH值。
[0011]進一步的，所述的H202滴加速度一定要慢，并且不停的震蕩溶液。
[0012]進一步的，為增強透析效果，在裝有去離子水的容器里加入磁子在磁力攪拌器上進行不斷攪拌，并多次更換去離子水。
[0013]本發明先以氯化亞鐵、氧化石墨烯以及雙氧水為原料，常溫下邊超聲邊緩慢滴加磷酸二氫銨，透析數天后在180 Γ下水熱反應12A后進行冷凍干燥處理得到石墨烯復合的鋰離子電池復合正極材料理想前驅體FeP04。
[0014]本制備方法制備出的正八面體型納米級復合正極材料，充分將石墨烯優異的導電性能應用于正極材料磷酸鐵鋰的理想前驅體FeP04的合成中，以解決現有正極材料磷酸鐵鋰的理想前驅體FeP0#lj備工藝技術的不足及磷酸鐵鋰正極材料導電性差，循環性能差的問題。
[0015]本發明和已有技術相比，其技術進步是顯著的。本發明工藝過程簡單、操作性強，設備投入少，生產成本低，所得石墨烯改性磷酸鐵鋰/碳復合材料的振實密度較高、比容量高、循環性能好、倍率性能優異，適合于動力電池應用領域。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發明實施例1的復合正極材料的SEM圖。
[0017]圖2是本發明實施例2的復合正極材料的SEM圖。
[0018]圖3是本發明實施例3的復合正極材料的SEM圖。
[0019]
【具體實施方式】
[0020]下面結合具體的實施例對本發明的技術方案做進一步的描述，但本發明并不限于下述實施例。
[0021]實施例1
將用改進的Hmnmers法制得的氧化石墨稀放入超聲場里超聲30 min，再在其中加入一定量配好的氯化亞鐵溶液，在攪拌的情況下加入去離子水和無水乙醇，使得質量濃度為5mg ml 1的氧化石墨稀:質量濃度為0.2 g ml 1的氯化亞鐵水溶液:去離子水:無水乙醇為10ml: 2-4ml: 40ml: 52_54ml的比例，進行不斷的震蕩，震蕩過程中緩慢的滴加稍過量的30%H202，鐵元素和H202的摩爾比為1:1~2，這就得到了分散有氧化石墨烯的鐵鹽溶液，繼續邊超聲邊滴加配制好的磷酸二氫氨溶液。其反應混合液中