本发明涉及锂电池正极材料制备领域，具体涉及一种复合型石墨烯锂电池正极材料的制备方法。
背景技术：
石墨烯是由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。石墨烯中各碳原子受外部机械力后，碳原子面会发生弯曲变形，从而使碳原子不必重新排列来适应外力，进而使得石墨烯的结构非常稳定，这种稳定的晶格使得电子在轨道中移动时受到的干扰也非常小。石墨烯的高热导率有利于释放在电池系统中高电流载荷产生的热量。通常使用的商业化的锂电池电极存在电导率和功率密度较低的问题。通过在前躯体中添加有机碳源和高价金属离子的办法可以改善材料的导电性。目前，在新一代锂离子电池中使用石墨烯的相关研究已经很多。但若石墨烯的分散性不好，添加的石墨烯反而影响电极材料的倍率性能和强度性能。此外，石墨烯表面特性受化学状态影响较大，选择重复性高的制备工艺制备电极材料对提高石墨烯锂电池正极材料产业化应用过程中的批次稳定性有着重要作用。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种复合型石墨烯锂电池正极材料的制备方法，解决石墨烯分散性不高影响电极材料倍率性能和石墨烯锂电池正极材料产业化应用过程中各批次稳定性低的问题。
本发明通过下述技术方案实现：
一种复合型石墨烯锂电池正极材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备石墨烯分散液：按石墨粉末：水＝1:50000～1:500的重量比将石墨粉末加入到水中，超声分散均匀后转移到预设温度为50℃的高压反应釜中，通入二氧化碳气体至高压反应釜内压力为100atm并保持40min，然后以50mL/s的速率泄压至常压；
(2)配制磷酸铁锂前躯体溶液：配制碳酸锂1.2mol/L～2.0mol/L、氢氧化锂0.8mol/L～1mol/L、磷酸二氢铵1.4mol/L～2.0mol/L、磷酸0.6mol/L～1mol/L、乙酸铁2mol/L～3mol/L、柠檬酸0.5mol/L～2.5mol/L的混合水溶液；
(3)将石墨烯分散液与磷酸铁锂前驱体溶液按体积比1:20～1:9混合均匀，微波加热至70℃，将制得的混合料烘干，在惰性气氛保护下，于650℃～750℃焙烧6h～12h，即得复合型石墨烯锂电池正极材料。
直接制备石墨烯分散液并将其与磷酸铁锂的制备过程结合起来可以解决分散石墨烯团聚体所带来的难题。微波加热的过程中快速将大量能量传递到混合液中，提高了制备效率。
其中，步骤(2)中磷酸铁锂前躯体溶液中各组分浓度为：碳酸锂1.2mol/L～1.5mol/L、氢氧化锂0.5mol/L～0.8mol/L、磷酸二氢铵1mol/L～1.4mol/L、磷酸0.6mol/L～1mol/L、乙酸铁2mol/L、柠檬酸2mol/L。
其中，步骤(3)中石墨烯分散液与磷酸铁锂前驱体溶液的体积比为1:15，焙烧的温度为700℃，焙烧的时间为10h。
其中，步骤(1)中所述二氧化碳气体的纯度为99.99％。
其中，步骤(3)中所述惰性气氛为氮气。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明一种复合型石墨烯锂电池正极材料的制备方法，直接制备石墨烯分散液并将其与磷酸铁锂的制备过程结合起来，解决了石墨烯分散性不高影响电极材料倍率性能的问题；
2、本发明一种复合型石墨烯锂电池正极材料的制备方法，采用溶胶凝胶法，解决了石墨烯锂电池正极材料产业化应用过程中各批次稳定性低的问题。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
本发明一种复合型石墨烯锂电池正极材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备石墨烯分散液：按石墨粉末：水＝1:50000的重量比将石墨粉末加入到水中，超声分散均匀后转移到预设温度为50℃的高压反应釜中，通入99.99％的二氧化碳气体至高压反应釜内压力为100atm并保持40min，然后以50mL/s的速率泄压至常压；
(2)配制磷酸铁锂前躯体溶液：配制碳酸锂2.0mol/L、氢氧化锂1mol/L、磷酸二氢铵2.0mol/L、磷酸1mol/L、乙酸铁3mol/L、柠檬酸2.5mol/L的混合水溶液；
(3)将石墨烯分散液与磷酸铁锂前驱体溶液按体积比1:20混合均匀，微波加热至70℃，将制得的混合料烘干，在氮气保护下，于750℃焙烧6h，即得复合型石墨烯锂电池正极材料。
当0.1C放电时，比容量165mAh/g，1C放电时，比容量163mAh/g，则1C/0.1C倍率97.0％。500次循环维持率97.5％。
实施例2
本发明一种复合型石墨烯锂电池正极材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备石墨烯分散液：按石墨粉末：水＝1:500的重量比将石墨粉末加入到水中，超声分散均匀后转移到预设温度为50℃的高压反应釜中，通入99.99％的二氧化碳气体至高压反应釜内压力为100atm并保持40min，然后以50mL/s的速率泄压至常压；
(2)配制磷酸铁锂前躯体溶液：配制碳酸锂1.2mol/L、氢氧化锂0.8mol/L、磷酸二氢铵1.4mol/L、磷酸0.6mol/L、乙酸铁2mol/L、柠檬酸0.5mol/L的混合水溶液；
(3)将石墨烯分散液与磷酸铁锂前驱体溶液按体积比1:9混合均匀，微波加热至70℃，将制得的混合料烘干，在氮气保护下，于650℃焙烧12h，即得复合型石墨烯锂电池正极材料。
当0.1C放电时，比容量160mAh/g，1C放电时，比容量158mAh/g，则1C/0.1C倍率98.75％。500次循环维持率97.9％。
实施例3
本发明一种复合型石墨烯锂电池正极材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备石墨烯分散液：按石墨粉末：水＝1:5000的重量比将石墨粉末加入到水中，超声分散均匀后转移到预设温度为50℃的高压反应釜中，通入99.99％的二氧化碳气体至高压反应釜内压力为100atm并保持40min，然后以50mL/s的速率泄压至常压；
(2)配制磷酸铁锂前躯体溶液：配制碳酸锂1.5mol/L、氢氧化锂0.5mol/L、磷酸二氢铵1mol/L、磷酸0.6mol/L、乙酸铁2mol/L、柠檬酸2mol/L的混合水溶液；
(3)将石墨烯分散液与磷酸铁锂前驱体溶液按体积比1:15混合均匀，微波加热至70℃，将制得的混合料烘干，在氮气保护下，于700℃焙烧10h，即得复合型石墨烯锂电池正极材料。
当0.1C放电时，比容量167mAh/g，1C放电时，比容量165mAh/g，则1C/0.1C倍率98.8％。500次循环维持率98.1％。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。