[发明专利]一种磷酸铁锰锂/石墨烯/碳复合材料及制备方法和应用

权利要求书

1.一种磷酸铁锰锂/石墨烯/碳复合材料，其特征在于，由磷酸铁锰锂、石墨烯、碳三种材料复合而成，且碳层均匀包覆于颗粒表面，该材料粒径小于100nm，粒径大小可控；其中，磷酸铁锰锂分子式为LiFe_xMn_1-xPO₄，0<x<1。

2.一种磷酸铁锰锂/石墨烯/碳复合材料的制备方法，其特征在于具体步骤如下：

（1）制备磷酸铁锰锂/石墨烯复合材料：将1–80mg氧化石墨烯分散在15mL甲基吡咯烷酮中；然后将4-6mLLiOH水溶液，4-6mLH₃PO₄水溶液，4-6mLMnSO₄和FeSO₄的混合水溶液依次加入氧化石墨烯分散液中，再转入水热釜中，于140–220℃反应2–24h，得到磷酸铁锰锂/石墨烯复合材料；所述溶液中，LiOH水溶液浓度为2.5-3.5molL^-1，H₃PO₄水溶液浓度为0.5-1.5molL^-1，MnSO₄和FeSO₄混合水溶液中两种盐浓度共计为0.8-1.5molL^-1；

（2）制备磷酸铁锰锂/石墨烯/碳复合材料：将0.5g磷酸铁锰锂/石墨烯复合材料与0.1–0.5g蔗糖混匀，惰性气氛下，550–700℃高温处理，即得磷酸铁锰锂/石墨烯/碳复合材料。

3.根据权利要求1所述磷酸铁锰锂/石墨烯/碳复合材料在制备非水电解质的电化学器件中的应用，其特征在于，所述非水电解质的电化学器件由正极膜、负极膜、介于两者之间的隔膜及含有阴阳离子并具有离子导电性的电解质组成，其中，所述正极部分采用磷酸铁锰锂/石墨烯/碳复合材料。

4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述的电化学器件包括负极采用碳类及非碳类锂离子嵌入化合物的含有机电解质的锂离子电池、采用活性碳或赝电容电极材料含有机电解质的混合型电化学电容器。

5.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述的含有阴阳离子并具有离子导电性的电解质为液体电解质、离子液体、聚合物电解质或全固态电解质。

6.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述的负极锂离子嵌入化合物中，所述碳类材料为石墨化碳、非石墨化碳、碳纳米管和石墨烯中的一种或其中的几种，或者为上述材料表面改性处理的材料；所述而非碳类为钛酸锂、磷基材料、锡基金属材料、钒基材料中的一种或其中的几种，或者为上述材料掺杂或表面改性处理的材料；所述活性碳电极材料为活性炭、碳纤维、碳气溶胶、碳纳米管或石墨烯；所述赝电容电极材料选自金属氧化物电极材料RuO₂、NiOx、MnO₂、V₂O₅、CoOx，或者选自聚合物电极材料PPY、PTH、PAni、PAS、PFPT。