入气氛井式炉中，在氮气气氛保护下，以5°C /分钟的速率升温至300°C处理3小时，然后在650°C下反应3小时，最后降至室温得到磷酸铁锂/石墨烯复合物产品。
[0036]实施例3
[0037]将0.5摩尔的三氧化二铁、0.51摩尔的碳酸锂溶于1.35L的3mol / L硝酸中，再与I摩尔的正磷酸和占原料总质量8%的蔗糖混合，向混合物中加入IL水，在25°C室温下搅拌至反应原料完全溶解得到澄清溶液，再加入占原料总质量2 %的氧化石墨烯，超声搅拌分散均匀。使用喷雾干燥机在150°C的入口温度下干燥该溶液，得到干燥粉末。将干燥粉末放入气氛井式炉中，在氮气和氢气混和气氛(氢气含量5% )保护下，以2°C /分钟的速率升温至650°C处理10小时，最后降至室温得到磷酸铁锂/石墨烯复合物产品。
[0038]实施例4
[0039]将I摩尔的氯化亚铁、1.03摩尔的乙酸锂、I摩尔的正磷酸，将混合物加入2L水中，在25°C室温下搅拌至反应原料完全溶解得到澄清溶液，再加入占原料总质量5%的氧化石墨烯，超声搅拌分散均匀。使用喷雾干燥机在150°C的入口温度下干燥该溶液，得到干燥粉末。将干燥粉末放入气氛井式炉中，在氮气气氛保护下，以5°C /分钟的速率升温至300°C处理3小时，然后在650°C下反应3小时，最后降至室温得到磷酸铁锂/石墨烯复合物女口广叩ο
[0040]实施例5
[0041 ] 将I摩尔的硝酸铁、1.01摩尔的磷酸二氢锂、占原料总质量7 %的蔗糖混合，将混合物加入2L水中，在25°C室温下搅拌，加入10mL浓硝酸至反应原料完全溶解得到澄清溶液，再加入占原料总质量1.5%的氧化石墨烯，超声搅拌分散均匀。使用喷雾干燥机在150°C的入口温度下干燥该溶液，得到干燥粉末。将干燥粉末放入气氛井式炉中，在氮气气氛保护下，以5°C /分钟的速率升温至300°C处理3小时，然后在650°C下反应5小时，最后降至室温得到磷酸铁锂/石墨烯复合物产品。
[0042]实施例6
[0043]将I摩尔的氯化亚铁、1.03摩尔的乙酸锂、I摩尔的正磷酸、占原料总质量2 %的聚乙烯基吡咯烷酮混合，将混合物加入2L水中，在25室温下搅拌至反应原料完全溶解得到澄清溶液，再加入占原料总质量1.5%的氧化石墨烯，超声搅拌分散均匀。使用喷雾干燥机在120°C的入口温度下干燥该溶液，得到干燥粉末。将干燥粉末放入气氛井式炉中，在氮气气氛保护下，以5°C /分钟的速率升温至300°C处理3小时，然后在650°C下反应5小时，最后降至室温得到磷酸铁锂/石墨烯复合物产品。
[0044]实施例7
[0045]将0.99摩尔的硝酸铁、I摩尔的乙酸锂、I摩尔的正磷酸、0.01摩尔的硝酸镁、占原料总质量6%的蔗糖混合，将混合物加入2L水中，在25°C室温下搅拌至反应原料完全溶解得到澄清溶液，再加入占原料总质量2%的氧化石墨烯，超声搅拌分散均匀。使用喷雾干燥机在150°C的入口温度下干燥该溶液，得到干燥粉末。将干燥粉末放入气氛井式炉中，在氮气和氢气混和气氛(氢气含量5% )保护下，以5°C /分钟的速率升温至300°C处理3小时，然后在650°C下反应5小时，最后降至室温得到磷酸铁锂/石墨烯复合物产品。
[0046]实施例8
[0047]将0.99摩尔的硝酸铁、I摩尔的乙酸锂、I摩尔的正磷酸、0.005摩尔的偏矾酸铵、占原料总质量6%的蔗糖混合，将混合物加入2L水中，在25°C室温下搅拌至反应原料完全溶解得到澄清溶液，再加入占原料总质量2%的氧化石墨烯，超声搅拌分散均匀。使用喷雾干燥机在150°C的入口温度下干燥该溶液，得到干燥粉末。将干燥粉末放入气氛井式炉中，在氮气气氛保护下，以5°C /分钟的速率升温至300°C处理3小时，然后在650°C下反应5小时，最后降至室温得到磷酸铁锂/石墨烯复合物产品。
【主权项】
1.一种锂离子电池正极材料磷酸铁锂/石墨烯复合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)将合成磷酸铁锂用的原料包括铁的化合物、磷的化合物、锂的化合物、含碳前驱体分散在水中，加入适量强酸保证溶液中没有沉淀产生，再加入氧化石墨烯，混合均匀得到混合溶液； (2)将混合溶液干燥，得到的混合物经焙烧得到磷酸铁锂/石墨烯复合物。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池正极材料磷酸铁锂/石墨烯复合物的制备方法，其特征在于，所述铁的化合物、磷的化合物、锂的化合物按照原子比Fe: P: Li=I: (0.99 ?1.02): (0.95 ?1.1)进行配料。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池正极材料磷酸铁锂/石墨烯复合物的制备方法，其特征在于，所述含碳前驱体的加入量为合成磷酸铁锂用的原料总质量的O?15%。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池正极材料磷酸铁锂/石墨烯复合物的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯的加入量为合成磷酸铁锂用的原料总质量的0.05?15%。
5.根据权利要求1?4中任一项所述的锂离子电池正极材料磷酸铁锂/石墨烯复合物的制备方法，其特征在于，所述合成磷酸铁锂用的原料还包括掺杂金属的化合物。
6.根据权利要求5所述的锂离子电池正极材料磷酸铁锂/石墨烯复合物的制备方法，其特征在于，所述掺杂金属的化合物为氧化镁、碳酸镁、硝酸镁、乙酸镁、硝酸铝、乙酸铝、氧化锌、碳酸锌、硝酸锌、乙酸锌、乙酸钛、乙酸铌、硝酸氧钛、稀土硝酸盐、稀土乙酸盐、偏钒酸铵、铬酸铵、钥酸铵中的一种或几种。
7.根据权利要求5所述的锂离子电池正极材料磷酸铁锂/石墨烯复合物的制备方法，其特征在于，所述掺杂金属的化合物的添加量为主体成分磷酸铁锂重量的0%?10%。
8.根据权利要求1所述的锂离子电池正极材料磷酸铁锂/石墨烯复合物的制备方法，其特征在于，水的用量与锂原子的摩尔比为30?300。
9.根据权利要求1所述的锂离子电池正极材料磷酸铁锂/石墨烯复合物的制备方法，其特征在于，所述强酸为盐酸、硝酸或两者的混合物。
10.根据权利要求1所述的锂离子电池正极材料磷酸铁锂/石墨烯复合物的制备方法，其特征在于，所述铁的化合物为氯化铁、氯化亚铁、硝酸铁、乙酸铁、乙酸亚铁、氧化铁、草酸亚铁、氧化亚铁中的一种或几种。
11.根据权利要求1所述的锂离子电池正极材料磷酸铁锂/石墨烯复合物的制备方法，其特征在于，所述磷的化合物为正磷酸、磷酸氢二锂、磷酸二氢锂、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、磷酸锂、磷酸铵中的一种或几种。
12.根据权利要求1所述的锂离子电池正极材料磷酸铁锂/石墨烯复合物的制备方法，其特征在于，所述锂的化合物为氢氧化锂、碳酸锂、磷酸氢二锂、磷酸二氢锂、醋酸锂中的一种或几种。
13.根据权利要求1所述的锂离子电池正极材料磷酸铁锂/石墨烯复合物的制备方法，其特征在于，所述含碳前驱体为葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、果糖、聚乙烯基吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、聚环氧乙烯、聚乙烯醇、聚乙二醇、羟基纤维素、水溶性淀粉中的一种或几种。
14.根据权利要求1所述的锂离子电池正极材料磷酸铁锂/石墨烯复合物的制备方法，其特征在于，干燥方法为喷雾干燥、冷冻干燥、微波干燥和热干燥中的一种。
15.根据权利要求1所述的锂离子电池正极材料磷酸铁锂/石墨烯复合物的制备方法，其特征在于，所述焙烧为在惰性保护气氛下焙烧。
16.根据权利要求1或15所述的锂离子电池正极材料磷酸铁锂/石墨烯复合物的制备方法，其特征在于，焙烧方法为在惰性气氛保护下，以I?20°C /分钟的升温速率下在280?500°C条件下处理O?10小时，然后升温至550?800°C下处理3?30小时后降至室温。
17.根据权利要求16所述的锂离子电池正极材料磷酸铁锂/石墨烯复合物的制备方法，其特征在于，所述惰性气氛为惰性气体和氢气的混和物，其中，氢气的体积含量为O?10%。
18.根据权利要求17所述的锂离子电池正极材料磷酸铁锂/石墨烯复合物的制备方法，其特征在于，所述的惰性气体为氮气、氦气、氖气、氩气中的一种或几种。
【专利摘要】本发明公开了一种锂离子电池正极材料磷酸铁锂／石墨烯复合物的制备方法，包括以下步骤：(1)将合成磷酸铁锂用的原料包括铁的化合物、磷的化合物、锂的化合物、含碳前驱体分散在水中，加入适量强酸保证溶液中没有沉淀产生，再加入氧化石墨烯，混合均匀得到混合溶液；(2)将混合溶液干燥，得到的混合物经焙烧得到磷酸铁锂／石墨烯复合物。本发明以氧化石墨烯和磷酸铁锂的前驱体在溶液中混合均匀，一步焙烧直接得到复合物产品，无需二次混合，工艺简单，能耗低，容易实验大规模生产。本发明所制备的磷酸铁锂／石墨烯复合物材料组成均匀，成分可控，晶粒细小，可作为优质的锂离子电池正极材料。
【IPC分类】H01M4-58, H01M4-62, H01M4-36
【公开号】CN104752693
【申请号】CN201310743782
【发明人】杨容, 张向军, 江丹平, 刘丙学, 赵挺, 樊腾飞, 王 琦
【申请人】北京有色金属研究总院
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2013年12月30日