[发明专利]一种石墨烯锂离子电池正极材料

说明书

本发明公开了一种石墨烯锂离子电池正极材料，其采用柔性、平面结构的石墨烯包覆结构，通过以下方法制备而成：配制含有石墨烯的包覆层浆料，喷雾进入包覆室，并使得形成的颗粒带有电荷，将核结构组分喷入包覆室，并使得其表面带有与前述颗粒相反的电荷，调节包覆室内的气流，使得在先制备的颗粒均匀包覆于在后制备的核结构表面；最后进行后处理得到成品锂离子电池正极材料颗粒。这种方法获得的正极材料包覆效率高，材料本身电阻降低，电化学性能提高。

技术领域

本发明属于储能材料技术领域，特别涉及一种石墨烯锂离子电池正极材料。

背景技术

作为锂离子电池用正极活性物质，公知的有锂过渡金属复合氧化物。锂过渡金属复合氧化物是通过如下方式制造的：将锂化合物与过渡金属化合物混合制备出锂离子电池用正极活性物质前驱体，然后进行烧成而使其复合化。锂离子电池就其用途而言，由于要持续长期使用，且反复进行充放电，因此要求循环特性、保存特性等各种特性，此外，日益要求锂离子电池的极高水平的高容量化。此外，随着移动电话、个人计算机等民生设备及车载用锂电池的需求的扩大，要求以低成本高效地制造锂离子电池。

目前商业化的锂离子电池正极材料，基本均为半导体或绝缘体，材料颗粒本身的导电性能非常差，为了解决上述问题，现有技术主要有将材料颗粒纳米化之后造球得到二次颗粒结构、一次颗粒造球过程中加入具有优良导电性能的导电材料等等，以提高正极材料整体颗粒的导电性能；同时采用包覆技术，对材料表面进行包覆，从而增加材料表面的导电性能。

石墨烯具有比表面积大、导电导热性能优良、热膨胀系数低等突出优点：具体而言，高的比表面积；高导电性、载流子传输率；高热导率；高强度，高杨氏模量，断裂强度。由于石墨烯具有优异的导电性能，本身的质量极轻，且具有柔性的二维平面结构，是较为理想的表面包覆材料。但是石墨烯片层本身反应活性较低，很难均匀有效的包覆在正极材料核结构的表面。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供的一种锂离子电池正极材料。

本发明提供的石墨烯锂离子电池正极材料，通过以下方法制备而成：

(1)配制含有石墨烯的包覆层浆料，喷雾进入包覆室，并使得形成的颗粒带有电荷，且每个颗粒的带电量为Q1；石墨烯为非官能团化石墨烯和/或官能团化石墨烯；

(2)将核结构组分喷入包覆室，并使得其表面带有与(1)所述颗粒相反的电荷，且每个颗粒的带电量为Q2；所述核结构为一次颗粒结构或二次颗粒结构，所述核结构中包含钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰、镍钴铝、镍酸锂、锂钒氧化物、富锂正极材料中的至少一种；

(3)包覆反应：调节包覆室内的气流，使得(1)的颗粒均匀的包覆于(2)所述的核结构表面；

(4)进行后处理得到成品锂离子电池正极材料颗粒。

优选的，所述官能团化石墨烯中的官能团为羧基、羟基、环氧基、羰基、硝基、氨基中的至少一种。

优选的，Q2≥2*Q1。

优选的，Q2≥10*Q1。

优选的，当(1)所述石墨烯为官能团化石墨烯时，(4)所述的后处理为：将(3)得到的产物进行还原处理，促使石墨烯片层之间官能团进行交联反应，形成紧密连接的包覆层结构，之后进行热处理提高包覆层的导电率最终得到成品锂离子电池正极材料。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的锂离子电池采用柔性、平面结构的石墨烯包覆结构，可以更加有效的进行包覆、降低材料本身的电阻，提高材料的电化学性能。