一种基于石墨烯-碳纳米管复合结构构建磷酸盐柔性锂离子二次电池正极的制备方法

摘要

本发明提供一种基于石墨烯-碳纳米管复合结构构建磷酸盐柔性锂离子二次电池正极的制备方法，包括磷酸盐-石墨烯复合正极材料的制备、磷酸盐-石墨烯复合正极材料的分散、碳纳米管的分散、混合反应组装等步骤。该方法制备工艺简单、成本低廉，制得的柔性锂离子二次电池正极可直接用于锂离子二次电池的组装中，不需再在电池制作过程中与导电剂、粘结剂混合后涂布在集流体上使用，节省了工序，保证了活性物质和导电剂的有效复合，同时全电极的能量密度得到明显提升，具有良好的循环性能和倍率性能，力学性能好、电化学性能优良、安全可靠。

主权项

一种基于石墨烯‑碳纳米管复合结构构建磷酸铁锂柔性锂离子二次电池正极的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)磷酸铁锂‑石墨烯复合正极材料的制备：取锂盐、金属盐或金属氧化物、磷酸盐或磷酸溶于水中，加入氧化石墨烯和柠檬酸，混匀，40‑80℃搅拌反应1‑2h，得到溶胶；采用溶胶‑凝胶法，在超声搅拌的条件下，60‑80℃蒸发除去水分，烘干得磷酸铁锂‑石墨烯凝胶前驱体；将磷酸铁锂‑石墨烯凝胶前驱体研磨，于充满氮气氛的管式炉内400‑800℃热处理5‑10h，即得磷酸铁锂‑石墨烯复合正极材料；其中，所述金属盐或金属氧化物为FeSO₄；所述锂盐、金属盐或金属氧化物、磷酸盐或磷酸的摩尔比按照Li：M：PO₄^3‑＝(1～1.3)：(1～1.3)：1的摩尔比称取，所述氧化石墨烯的加入量为产物中磷酸盐的质量的1/4‑1/20；柠檬酸的加入量为产物中磷酸盐的质量的1/4‑1/20；(2)磷酸铁锂‑石墨烯复合正极材料的分散：将磷酸铁锂‑石墨烯复合正极材料置于芘溶液或芘衍生物溶液中，超声搅拌分散使反应，得分散的芘或芘衍生物修饰的磷酸铁锂‑石墨烯复合正极材料；其中，所述芘溶液或芘衍生物溶液的溶剂为水或乙醇，所述芘溶液或芘衍生物溶液的摩尔浓度为0.02mol/L‑1mol/L；所述芘或芘衍生物与磷酸铁锂‑石墨烯复合正极材料的质量比为1:20至1:1；反应时间为6‑48h；(3)碳纳米管的分散：将碳纳米管置于芘溶液或芘衍生物溶液中，超声搅拌分散使反应，得分散的芘或芘衍生物修饰的碳纳米管；其中，所述芘溶液或芘衍生物溶液的溶剂为水或乙醇，所述芘溶液或芘衍生物溶液的摩尔浓度为0.02mol/L‑1mol/L，所述芘或芘衍生物与碳纳米管的质量比为1:20至1:1；反应时间为6‑48h；(4)混合反应组装：将分散的芘或芘衍生物修饰的磷酸铁锂‑石墨烯复合正极材料和分散的芘或芘衍生物修饰的碳纳米管混合，室温超声搅拌5‑24h，使碳纳米管和磷酸铁锂‑石墨烯复合正极材料组装，减压抽滤，干燥，即得。