[发明专利]一种制备石墨烯包覆粉体材料的方法及其产品

说明书

一种制备石墨烯包覆粉体材料的方法，A)将石墨烯粉末和/或氧化石墨烯粉末、待包覆石墨烯的粉体材料和聚合物助包覆剂分散于第一有机溶剂中，形成第一有机溶剂分散液；B)将所述第一有机溶剂分散液与第二有机溶剂混合，经沉降后分离沉淀物；和C)将所述沉淀物在惰性气氛下进行退火处理，得到所述石墨烯包覆粉体材料；其中所述聚合物助包覆剂能溶解于所述第一有机溶剂，但不溶于所述第二有机溶剂。还涉及由此制得的石墨烯包覆粉体材料。

技术领域

本发明涉及石墨烯包覆技术领域。具体而言，本发明涉及一种制备石墨烯包覆粉体材料的方法，以及由此制得的产品。

背景技术

石墨烯是一种碳的同素异形体，其理论上体现为单一平面的碳原子。在文献中，石墨烯通常表示为具有sp²-键合的碳原子的二维蜂窝晶格。在实践中，本领域技术人员经常将石墨烯称为不仅表示为单一平面而且表示为多层单一碳平面的碳材料。由于它独特的结构，石墨烯具有超高的比表面积和优异的电子传导特性，可作为一种优良的载体。石墨烯的特性使得它在某些应用如半导体和光伏制品中具有非常广阔的应用前景。

锂离子电池是一种依靠锂离子在正负极之间移动来工作的充电电池，它具有工作电压高，能量密度大，循环寿命长、电压平台稳定等优点，目前，已广泛用于3C电子产品领域，并且也是电动汽车、电动工具用动力电池的主要选择。电极材料，尤其是正极材料在锂离子电池组成中占有重要比重，也是影响其性能的关键因素。目前，商业化的锂离子电池正极材料主要有钴酸锂、磷酸铁锂和三元材料。但是这些材料的电子导电率偏低，导致其倍率和循环性能较差，因此需要进一步改性掺杂导电性较好的材料改善其原有性能。

近年来人们将石墨烯引入锂离子电池的电极材料中，希望可以充分发挥不同组分间的协同作用，解决正极材料的电子传导性差、大倍率充放电下电极与电解液间的电阻率增大等问题。

目前，大多数石墨烯都是作为导电添加剂直接添加到锂电正极材料中，液相混合后蒸出溶剂得到石墨烯改性的锂离子电池正极材料。该方法虽然达到了一定的效果，但是这种物理层面的混合，很难实现石墨烯对锂离子正极材料的良好包覆。为了解决这一问题，化学包覆法应运而生。化学包覆法是以氧化石墨烯为原料与锂离子电池正极材料混合，加入还原剂实现氧化石墨烯还原的同时，利用石墨烯之间的π-π堆积作用达到包覆效果。但是，大多数锂离子电池正极材料对水分的要求非常严格，化学包覆过程会在高沸点的有机溶剂(200℃以上)中进行，后期去溶剂将成为一个巨大的难题，而且包覆后的材料，经过几次充放电后容易出现包覆松散易脱落等技术问题，不能达到很好的包覆效果。

因此，需要一种新的石墨烯包覆粉体材料(例如锂离子电池正极材料)的制备方法和产品。具体而言，需要一种可以更有效地改善石墨烯对于粉体材料的包覆的方法和产品。在粉体材料为锂离子电池正极材料的情况下，良好的石墨烯包覆预期可以改善锂离子电池正极材料的倍率性能和/或循环性能。更有利的是，需要一种工艺简单、环境友好和/或适合工业化生产的方法和产品。

发明内容

本申请的发明人开发了一种采用石墨烯包覆粉体材料的方法，该方法尤其适用于实现石墨烯对锂离子正极材料的包覆。

在第一个方面，本发明涉及一种制备石墨烯包覆粉体材料的方法，其特征在于包括以下步骤：

A)提供石墨烯粉末和/或氧化石墨烯粉末、待包覆石墨烯的粉体材料和聚合物助包覆剂分散于第一有机溶剂中的第一有机溶剂分散液；

B)将所述第一有机溶剂分散液与第二有机溶剂混合并分离沉淀物；

C)将所述沉淀物在惰性气氛下进行退火处理，得到所述石墨烯包覆粉体材料；

其中所述聚合物助包覆剂能溶解于所述第一有机溶剂，但不溶于所述第二有机溶剂。

在第二个方面，本发明涉及一种根据本发明的方法制备的石墨烯包覆粉体材料。