[发明专利]石墨烯基复合三元材料及其制备方法与锂离子电池

权利要求书

1.一种石墨烯基复合三元材料，其特征在于：该石墨烯基复合三元材料包括石墨烯以及镍钴锰三元材料，所述石墨烯是由氧化石墨烯烧结而成的，所述石墨烯为单层或层数小于10层的多层石墨烯片层组成，其重量比为0.1%~10.0%，所述镍钴锰三元材料为一次颗粒或二次颗粒结构，其分子式为Li(Ni_xCo_yMnZ)O₂，其中x+y+z=1，x，y，z的取值范围为0~1，其重量比为90.0%~99.9%，所述石墨烯中的石墨烯片层自由堆叠形成导电网络和空腔，所述镍钴锰三元材料颗粒通过化学沉淀法嵌入到纳米石墨烯片层间的空腔中。

2.一种石墨烯基复合三元材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤一、制备石墨烯分散液；

步骤二、将含镍、钴、锰的盐与石墨烯分散液混合形成混合液；

步骤三、向步骤二中的混合液中添加沉淀剂进行反应得到石墨烯基三元前驱体；

步骤四、将锂盐与所述石墨烯基三元前驱体混合球磨，置于保护气氛中烧结，然后粉碎分级得到石墨烯基复合三元材料。

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤一中，制备石墨烯分散液包括如下步骤：

将聚丙烯酸、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮中一种或多种溶于去离子水中，搅拌后得到分散剂溶液；

将氧化石墨烯粉末加入到所述分散剂溶液中，通过高速分散、球磨、超声分散中一种或几种方式，得到稳定的石墨烯分散液。

4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤二中，石墨烯分散液与含镍、钴、锰的盐的混合液pH值为8~13。

5.如权利要求2或4所述的制备方法，其特征在于，在步骤二中，所述含镍、钴、锰的盐可为硫酸盐、硝酸盐、氯化物盐、醋酸盐中一种或几种。

6.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤三中，在氮气气氛、高速搅拌的条件下将所述步骤二中的混合液和添加的沉淀剂同时滴入反应釜中，控制所述混合液和沉淀剂的加入速率和高速搅拌速率，加入氨水调节反应溶液pH值为10.5~11.0范围内，控制反应温度在45~50℃，得到石墨烯/三元混合沉淀物，采用聚沉、压滤、干燥、水洗、二次干燥、粉碎过筛得到石墨烯复合三元前驱体。

7.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤三中，所述沉淀剂为NaOH、Na₂CO₃、Na₂C₂O₄中的一种或几种。

8.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤四中，球磨时间为2~6小时，烧结温度为600~900℃，保温6~20小时。

9.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤四中，所述的锂盐为Li₂CO₃、LiOH中的一种或两种。

10.一种根据权利要求2-9任意一项所述的制备方法制备的石墨烯基复合三元材料。

11.一种锂离子电池，其包括正极，负极以及电解液，所述正极上涂覆活性物质浆料，所述活性物质浆料包括聚偏氟乙烯以及导电石墨，特征在于，所述活性物质浆料还包括如权利要求10所述的石墨烯基复合三元材料。