一种正八面体型磷酸铁/氧化石墨烯前驱体的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于材料学领域，涉及一种锂离子电池正极材料，具体来说是一种正八面体型磷酸铁/氧化石墨烯前驱体的制备方法。
【背景技术】
[0002]随着新能源领域的技术革命和智能化、移动化电子设备的快速发展，人们对于储能及电子产品等的电池研发的关注度越来越高。
[0003]目前，锂离子电池因具有电压高，能量密度大，循环性能好，自放电小，无记忆效应，工作范围宽等优点而被广泛应用于笔记本电脑、数码相机、电子仪表、移动电话等领域；近年来，锂离子电池又被广泛应用到电动自行车、电动汽车、航空航天等大容量储能设备领域。其中，磷酸铁锂材料因具有其它正极材料不具备的诸多优点而作为目前这些大容量电池的首选正极材料。比如:较高的电压平台(3.4-3.5 K)、较高的理论容量(为170?4A/V)、循环性能好(优化条件下合成的LiFeP04可循环2000次以上)、稳定性好、高温性能好、安全性能好、合成过程简单、对环境友好，无毒、原料丰富等特点。
[0004]能源是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础。随着经济和社会的不断发展，世界对能源的需求量也在不断增加。在如今全球气候变暖和生态环境不断恶化的情况下，锂离子电池作为一种绿色能源也就受到了越来越多的关注。但是，由于磷酸铁锂结构的独特性阻隔了电子的传导，使得磷酸铁锂的电子电导率很低(10 Y.^1)，导致其电化学性能差。而石墨烯是近几年非常热门的碳家族的一种新材料，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学性质，具有巨大的表面积和丰富的官能团，具有优良的力学、电学、光学、热学等性质。使其成为良好的吸附、电化学材料。所以可以将石墨烯优异的导电性能与磷酸铁锂特殊的电化学性能结合起来。
[0005]
【发明内容】
[0006]针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种正八面体型磷酸铁/氧化石墨烯前驱体的制备方法，所述的这种正八面体型磷酸铁/氧化石墨烯前驱体的制备方法解决了现有技术中的磷酸铁锂的电子电导率低，导致其电化学性能不佳的技术问题。
[0007]本发明提供了一种正八面体型磷酸铁/氧化石墨烯前驱体的制备方法，包括以下步骤:
(1)一个制备分散有氧化石墨烯的铁盐溶液的步骤；
将氧化石墨稀放入超声场里超声，所述的氧化石墨稀的浓度为3~8mg/ml，加入氯化亚铁溶液，所述的氯化亚铁溶液的浓度为0.1-0.5g/ml，在搅拌的情况下加入去离子水和无水乙醇，氧化石墨烯、氯化亚铁水溶液、去离子水和无水乙醇的物料比为10ml:2-4ml:40ml:52-54ml，震荡，震荡过程中滴加质量百分比浓度为20~40%的H202，铁元素和H202的摩尔比为1:1~2，得到了分散有氧化石墨烯的铁盐溶液； (2)—个制备正八面体型磷酸铁/氧化石墨烯前驱体的步骤；
将步骤(1)中制备的分散有氧化石墨烯的铁盐溶液边超声边滴加磷酸盐溶液，反应混合液中Fe:P的摩尔比=1:2~2.5，调节反应混合液的pH值为3~5，将反应混合液在超声场中超声后静置，然后将其装入透析袋，在去离子水中透析3~5天，将透析完成后的溶液加入反应釜，在150~200 Γ的烘箱中反应10~20九再将反应产物进行冷冻干燥处理，得到正八面体型磷酸铁/氧化石墨烯前驱体。
[0008]进一步的，所述的超声场要保持低温状态下，不能因为超声的原因导致水温上升，由于超声波仪器的进出口水流量难以控制，所以可以在超声场中加入冰块以限制水温上升。
[0009]进一步的，所述的磷酸盐溶液为磷酸二氢氨溶液，所述的磷酸二氢氨溶液的质量百分比浓度为20~60%。
[0010]进一步的，采用浓度为25%的氨水溶液调节溶液的PH值。
[0011]进一步的，所述的H202滴加速度一定要慢，并且不停的震荡溶液。
[0012]进一步的，为增强透析效果，在装有去离子水的容器里加入磁子在磁力搅拌器上进行不断搅拌，并多次更换去离子水。
[0013]本发明先以氯化亚铁、氧化石墨烯以及双氧水为原料，常温下边超声边缓慢滴加磷酸二氢铵，透析数天后在180 Γ下水热反应12A后进行冷冻干燥处理得到石墨烯复合的锂离子电池复合正极材料理想前驱体FeP04。
[0014]本制备方法制备出的正八面体型纳米级复合正极材料，充分将石墨烯优异的导电性能应用于正极材料磷酸铁锂的理想前驱体FeP04的合成中，以解决现有正极材料磷酸铁锂的理想前驱体FeP0#lj备工艺技术的不足及磷酸铁锂正极材料导电性差，循环性能差的问题。
[0015]本发明和已有技术相比，其技术进步是显著的。本发明工艺过程简单、操作性强，设备投入少，生产成本低，所得石墨烯改性磷酸铁锂/碳复合材料的振实密度较高、比容量高、循环性能好、倍率性能优异，适合于动力电池应用领域。
【附图说明】
[0016]图1是本发明实施例1的复合正极材料的SEM图。
[0017]图2是本发明实施例2的复合正极材料的SEM图。
[0018]图3是本发明实施例3的复合正极材料的SEM图。
[0019]
【具体实施方式】
[0020]下面结合具体的实施例对本发明的技术方案做进一步的描述，但本发明并不限于下述实施例。
[0021]实施例1
将用改进的Hmnmers法制得的氧化石墨稀放入超声场里超声30 min，再在其中加入一定量配好的氯化亚铁溶液，在搅拌的情况下加入去离子水和无水乙醇，使得质量浓度为5mg ml 1的氧化石墨稀:质量浓度为0.2 g ml 1的氯化亚铁水溶液:去离子水:无水乙醇为10ml: 2-4ml: 40ml: 52_54ml的比例，进行不断的震荡，震荡过程中缓慢的滴加稍过量的30%H202，铁元素和H202的摩尔比为1:1~2，这就得到了分散有氧化石墨烯的铁盐溶液，继续边超声边滴加配制好的磷酸二氢氨溶液。其反应混合液中