散处理，石墨烯浆料的加入量按照石墨烯含量为理论磷酸铁锂产量的1.5%加入。超细研磨约30min后，浆料喷雾干燥获得前驱体。
[0030](4)将上述获得的前驱体置于惰性气氛保护下400度保温3h，710保温1h即获得磷酸铁锂/石墨烯复合材料。
[0031]该复合材料的粉体电阻率为42.1 Ω.cm，扣电测试首次库伦效率为98.2%。
[0032]实施例3
[0033](I)按照PVP质量分数为2.0 %称取PVP溶于去离子水中制备PVP溶液，再按照摩尔比Li =Fe= 1.01:1称取适量的磷酸铁原料和碳酸锂加入到PVP溶液中，控制浆料的固含量为40 %，加入到搅拌磨中，进行研磨搅拌处理得到磷酸铁锂前驱体浆料。
[0034](2)称取适量的水溶性壳聚糖，溶于质量分数为2.0 %的PVP溶液中，获得壳聚糖、PVP共混溶液。其中壳聚糖的质量浓度为1.5%，再称取适量的石墨烯粉末加入到上述壳聚糖、PVP溶液中，控制石墨烯的质量浓度为4.5%，经超声分散后即获得石墨烯浆料。
[0035](3)将搅拌磨中的磷酸铁锂前驱体浆料和石墨烯浆料均转移至超细研磨设备中进行超细研磨分散处理，石墨烯浆料的加入量按照石墨烯含量为理论磷酸铁锂产量的1.5%加入。超细研磨约30min后，浆料喷雾干燥获得前驱体。
[0036](4)将上述获得的前驱体置于惰性气氛保护下450度保温3h，730保温1h即获得磷酸铁锂/石墨烯复合材料。
[0037]该复合材料的粉体电阻率为26.9 Ω.cm，扣电测试首次库伦效率为99.6%。
[0038]实施例4
[0039](I)按照PVA质量分数为3.5%称取PVA溶于去离子水中制备PVA溶液，再按照摩尔比Li:Fe = 1.02:1称取适量的磷酸铁原料和氢氧化锂加入到PVA溶液中，控制浆料的固含量为25 %，加入到搅拌磨中，进行研磨搅拌处理得到磷酸铁锂前驱体浆料。
[0040](2)称取适量的水溶性壳聚糖，溶于质量分数为3.5%的PVA溶液中，获得壳聚糖、PVA共混溶液。其中壳聚糖的质量浓度为2%，再称取适量的石墨烯粉末加入到上述壳聚糖、PVA溶液中，控制石墨烯的质量浓度为5%，经超声分散后即获得石墨烯浆料。
[0041](3)将搅拌磨中的磷酸铁锂前驱体浆料和石墨烯浆料均转移至超细研磨设备中进行超细研磨分散处理，石墨烯浆料的加入量按照石墨烯含量为理论磷酸铁锂产量的2%加入。超细研磨约30min后，浆料喷雾干燥获得前驱体。
[0042](4)将上述获得的前驱体置于惰性气氛保护下500度保温3h，750保温1h即获得磷酸铁锂/石墨烯复合材料。
[0043]该复合材料的粉体电阻率为35.7 Ω.cm，扣电测试首次库伦效率为98.9%。
[0044]对比实施例
[0045](I)按照摩尔比Li:Fe = 1.01:1称取适量的磷酸铁原料和碳酸锂去离子水中，控制浆料的固含量为40%，加入到搅拌磨中，进行研磨搅拌处理得到磷酸铁锂前驱体浆料。
[0046](2)按照石墨烯含量为理论磷酸铁锂产量的1.5%称取适量的石墨烯粉末，加入到磷酸铁锂前驱体浆料中。超细研磨约30min后，浆料喷雾干燥获得前驱体。
[0047](3)将上述获得的前驱体置于惰性气氛保护下450度保温3h，730保温1h即获得磷酸铁锂/石墨烯复合材料。
[0048]该复合材料的粉体电阻率为339.5 Ω.cm，扣电测试首次库伦效率为95.4%。
[0049]扣电制作及测试
[0050]实施例3和对比实施例中所获得的复合材料均被组装成2016型扣式电池进行充放电性能测试。按照质量比活性物质(正极材料):乙炔黑:粘结剂(PVDF) =80:10:10，加入NMP，制备获得正极浆料，均匀涂覆于铝箔上获得正极极片，采用金属锂片为负极极片，lmol/L LiPF6溶解于碳酸乙烯酯(EC) + 二甲基碳酸酯(DMC)(体积比为1:1)为电解液，Celgard2300膜为隔膜，氩气手套箱中进行组装。扣电在2.0V?4.0V电压范围内进行充放电测试。由上述实施例和对比实施例测试结果可见，采用该专利的方法制备的磷酸铁锂/石墨烯复合材料具有更低的粉体电阻率和更高的首次库伦效率。从图2的对比首次充放电曲线明显可见，与对比实施例相比，实施例3获得的复合材料扣电测试具有更高的放电比容量，更高的首次库伦效率，更小的中值电压差值，说明该复合材料具有更均匀的导电网络，这与其石墨烯导电网络的均匀分散有关。
[0051]以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。
【主权项】
1.一种石墨烯均匀分散的磷酸铁锂/石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)按照分散剂质量分数为0.5%?3.5%称取分散剂溶于去离子水中制备分散剂溶液，再按照摩尔比Li:Fe = (0.98?1.0(2):1称取磷酸铁原料和锂源加入到分散剂溶液中，控制浆料的固含量为25%?45%，加入到搅拌磨中，进行研磨搅拌处理得到磷酸铁锂前驱体浆料； (2)称取水溶性壳聚糖，溶于分散剂质量分数为0.5 %?3.5 %的分散剂溶液中，获得壳聚糖分散剂共混溶液，其中壳聚糖的质量浓度为0.5%?2%，再称取石墨烯粉末加入到上述壳聚糖溶液中，控制石墨烯的质量浓度为3%?5%，经超声分散后即获得石墨烯浆料； (3)将搅拌磨中的磷酸铁锂前驱体浆料和石墨烯浆料均转移至超细研磨设备中进行超细研磨分散处理，石墨烯浆料的加入量按照石墨烯含量为理论磷酸铁锂产量的0.5%?2%加入，超细研磨约30min后，浆料喷雾干燥获得前驱体； (4)将上述获得的前驱体置于惰性气氛保护下350?500°C保温3h，700?750°C保温1h即获得磷酸铁锂/石墨烯复合材料。2.根据权利要求1所述的石墨烯均匀分散的磷酸铁锂/石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于:步骤(I)中的分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇中的一种或两者组合，聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇的分子量均为50000至80000。3.根据权利要求1所述的石墨烯均匀分散的磷酸铁锂/石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于:步骤(I)中的锂源为碳酸锂、氢氧化锂、醋酸锂、氟化锂中的一种或至少两种的组合。4.根据权利要求1所述的石墨烯均匀分散的磷酸铁锂/石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于:步骤(2)中的壳聚糖的脱乙酰度为50%?60%，壳聚糖的分子量为80000?100000ο5.根据权利要求1所述的石墨烯均匀分散的磷酸铁锂/石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于:步骤(4)中的惰性气体为氦气、氮气和氩气中的一种或多种。
【专利摘要】本发明涉及一种石墨烯均匀分散的磷酸铁锂/石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：通过磷酸铁锂前驱体进行预分散得到浆料，对石墨烯以相同的分散剂溶液添加壳聚糖分散剂进行超声预分散得到石墨烯浆料。再超细研磨混合石墨烯浆料和磷酸铁锂前驱体浆料，实现石墨烯浆料和磷酸铁锂前驱体浆料混溶，经过快速喷雾干燥，煅烧后得到磷酸铁锂/石墨烯复合材料。本发明工艺过程简单，易于实现工业化生产，所获得的磷酸铁锂/石墨烯复合材料电化学性能优异，尤其是材料的粉体电阻率获得有效降低，极化降低，首次库伦效率明显提升，在动力锂离子电池领域具有广泛的应用前景。
【IPC分类】H01M10/0525, H01M4/58, H01M4/36, H01M4/62
【公开号】CN105226274
【申请号】CN201510391178
【发明人】杨茂萍, 郭钰静
【申请人】合肥国轩高科动力能源有限公司
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年7月1日