[发明专利]一种石墨烯/碳纳米管复合改性锂电池正极材料的制备方法

说明书

本发明提供一种石墨烯/碳纳米管复合改性锂电池正极材料的制备方法，包括如下步骤：(1)氧化石墨烯的制备；(2)氧化石墨烯悬浮液的制备；(3)氧化石墨烯/碳纳米管分散液的制备；(4)石墨烯/碳纳米管分散液的制备；(5)水溶液的制备；(6)混合溶液的制备；(7)将步骤6得到的混合溶液加入水热釜中，加热，随后将混合物置于干燥箱中，干燥，将干燥后的混合物置于管式炉中在氢气气氛下350‑600℃预烧4‑8h，然后对混合物进行研磨，最后在750‑1000℃下烧结9‑12h，随后冷却，研磨，得到石墨烯、碳纳米管复合改性锂电池正极材料。本发明可有效地提高活性材料的高比容量、高倍率放电性能和循环性能。

技术领域

本发明涉及一种锂电池材料，具体涉及一种石墨烯/碳纳米管复合改性锂电池正极材料的制备方法。

背景技术

随着社会的发展，人们对锂离子电池的性能要求越来越高。尤其对于动力锂离子电池，要求续航能力强、充放电功率大、循环性能好等。正极材料作为动力电池的核心关键材料，占据电池制造成本的25％以上，其性能直接影响着电池的能量密度、循环密度、循环寿命、安全性等主要性能，在锂离子电池中占据着核心地位。但目前上用的大部分正极活性材料，由于自身结构的限制，仍然难以满足要求，是发展高能量密度、高循环寿命、高倍率性能、快速充放电锂离子电池的瓶颈技术。因此如何提高锂电正极材料的导电性，缩短Li+及电子的传输路径，加快Li+及电子的传输速度，改进正极材料进而满足锂电市场需求已成为研究热点。

碳纳米管和石墨烯作为新型碳基纳米材料的代表，具有优异的电子导电特性，可有效地提高活性材料的高比容量、高倍率放电性能和循环性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石墨烯/碳纳米管复合改性锂电池正极材料的制备方法，可有效地提高活性材料的高比容量、高倍率放电性能和循环性能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种石墨烯/碳纳米管复合改性锂电池正极材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)氧化石墨烯的制备：将鳞片状石墨加入到硝酸钠和浓硫酸的混合物中，在冰浴条件下均匀磁力搅拌；将高锰酸钾缓慢加入混合溶液中，控制混合溶液温度低于20℃并磁力搅拌1-3h，然后在冰浴条件下控制混合溶液温度为35-45℃并磁力搅拌1-2h；再向混合溶液中加入温度为70℃去离子水，最后加入质量分数浓度为30％的双氧水后得到亮黄色混液溶液，用去离子水离心洗涤至pH为6-7后得到氧化石墨烯；

(2)将步骤1得到的氧化石墨烯加入去离子水中，超声分散1-3h，得到氧化石墨烯悬浮液；

(3)向步骤2得到的氧化石墨烯悬浮液中加入碳纳米管，超声分散3-4h，得到氧化石墨烯/碳纳米管分散液；

(4)向步骤3得到的氧化石墨烯/碳纳米管分散液中加入乙二胺，搅拌20-30min，在80-180℃下密封6-24h，得到石墨烯/碳纳米管分散液；

(5)在步骤4得到的石墨烯/碳纳米管分散液中加入五氧化二钒、草酸，在20-90℃经过10-180min形成稳定的水溶液；

(6)向步骤5得到的水溶液中加入磷酸、碳酸锂、磷酸二氢铵，充分混合后得到混合溶液；

(7)将步骤6得到的混合溶液加入水热釜中，在180-240℃下加热8-12h，随后将混合物置于干燥箱中在70-100℃下干燥40-50h，将干燥后的混合物置于管式炉中在氢气气氛下350-600℃预烧4-8h，然后对混合物进行研磨，最后在750-1000℃下烧结9-12h，随后冷却，研磨，得到石墨烯、碳纳米管复合改性锂电池正极材料。

优选的，步骤1中，鳞片状石墨、硝酸钠、浓硫酸、高锰酸钾、70℃去离子水、质量分数浓度为30％的双氧水的质量比为1-5:3-6:100-180:1-4:150-200:1-4。