[发明专利]石墨烯类三维网包络与金属离子掺杂协同改性磷酸亚铁锂正极活性材料及其制备方法

权利要求书

1.石墨烯类三维网包络与金属离子掺杂协同改性磷酸亚铁锂正极活性材料，其特征在于，该活性材料为氧化石墨烯或石墨烯与金属离子掺杂改性的磷酸亚铁锂的混合物，所述的氧化石墨烯或石墨烯与金属离子掺杂改性的磷酸亚铁锂的质量比为1∶20～1∶6，所述的金属离子掺杂改性的磷酸亚铁锂中的金属离子与磷酸亚铁锂中的铁可采用任意摩尔比。

2.如权利要求1所述石墨烯类三维网包络与金属离子掺杂协同改性磷酸亚铁锂正极活性材料，其特征在于，所述的磷酸亚铁锂通过金属离子掺杂和石墨烯或氧化石墨烯双重改性。

3.如权利要求1所述石墨烯类三维网包络与金属离子掺杂协同改性磷酸亚铁锂正极活性材料，其特征在于，所述的金属离子掺杂改性磷酸亚铁锂中的金属离子为Mn、Co、Ni、Mg、Zn、Cr、Cu、Ag或稀土元素Yi、La中的任意一种或几种。

4.如权利要求1所述石墨烯类三维网包络与金属离子掺杂协同改性磷酸亚铁锂正极活性材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)将氧化石墨烯超声分散在去离子水或有机溶剂中作为整个反应体系的分散液，或者用化学还原方法还原氧化石墨烯分散液得到石墨烯分散液；

2)将二价或三价铁盐、磷酸或者磷酸盐、掺杂金属离子无机盐、还原剂和表面活性剂超声分散在氧化石墨烯或石墨烯的分散液中，然后加入锂盐溶液，采用直接沉淀法、水或溶剂热的方法原位制备石墨烯或氧化石墨烯包络金属离子掺杂改性磷酸亚铁锂前驱体，并经过离心、洗涤、干燥得到氧化石墨烯或者石墨烯包络金属离子掺杂磷酸亚铁锂前驱体粉末；

3)前驱体粉末再经过退火得到石墨烯类三维网包络与金属离子掺杂协同改性磷酸亚铁锂正极活性材料。

5.如权利要求1所述石墨烯类三维网包络与金属离子掺杂协同改性磷酸亚铁锂正极活性材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)将氧化石墨烯超声分散在去离子水或有机溶剂中作为整个反应体系的分散液，或者用化学还原方法还原氧化石墨烯分散液得到石墨烯分散液；

2)将二价或三价铁盐、磷酸或者磷酸盐、掺杂金属离子无机盐、还原剂和表面活性剂超声分散在溶剂中，然后加入锂盐溶液，采用直接沉淀法、水或溶剂热的方法制备金属离子掺杂改性磷酸亚铁锂，并经过离心、洗涤、干燥得到金属离子掺杂磷酸亚铁锂前驱体；

3)将金属离子掺杂的磷酸亚铁锂前驱体分散到氧化石墨烯或石墨烯分散液中，充分混合分散，过滤，干燥，再经过退火得到石墨烯类三维网包络与金属离子掺杂协同改性磷酸亚铁锂正极活性材料复合材料。

6.如权利要求1所述石墨烯类三维网包络与金属离子掺杂协同改性磷酸亚铁锂正极活性材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)将氧化石墨烯超声分散在去离子水或有机溶剂中作为整个反应体系的分散液，或者用化学还原方法还原氧化石墨烯分散液得到石墨烯分散液；

2)将二价或三价铁盐、锂盐、磷酸或者磷酸盐、掺杂金属离子无机盐以及还原剂按一定比例充分混合均匀后进行固相烧结，得到金属离子掺杂改性磷酸亚铁锂，再研磨粉碎；

3)将金属离子掺杂的磷酸亚铁锂粉末分散到氧化石墨烯或石墨烯分散液中，充分混合分散，过滤，干燥，再经过退火得到石墨烯类三维网包络与金属离子掺杂协同改性磷酸亚铁锂正极活性材料复合材料。

7.根据权利要求4-6中任一项所述石墨烯类三维网包络与金属离子掺杂协同改性磷酸亚铁锂正极活性材料的制备方法，其特征在于，

步骤1)中所述的石墨烯为单原子层的石墨烯或2～20层的石墨纳米微片，所述的氧化石墨烯为单原子的氧化石墨烯或1～20层的氧化石墨纳米微片；

氧化石墨烯或石墨烯水溶液的浓度为0.01～3mg/ml；氧化石墨烯或石墨烯有机溶液的浓度为0.01～15mg/ml；

所述的有机溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丙酮或N，N-二甲基甲酰胺，或者是上述物质的任意一种或几种与水的混合溶剂。