一种石墨烯-多元金属正极材料的制备方法

摘要

本发明涉及一种石墨烯-多元金属正极材料的制备方法，该方法包括如下步骤：（1）该多元金属正极材料的化学式为Li_1-xMg_xMn_1-yAl_yCo_1-zZr_zO₄，其中：x=0.2-0.25，y=0.1-0.3，z=0.05-0.1，按照上述化学式中的Li、Mg、Mn、Al、Co、Zr的摩尔量称取氢氧化锂、氧化镁、氧化锰、氢氧化铝、氧化钴和氧化锆，机械混合，球磨，干燥得到粉料，粉碎，烧结得到多元金属正极材料；（2）制备粉末状石墨烯；（3）将上述粉末状石墨烯与聚乙二醇混合并超声分散到乙醇中，形成导电石墨烯分散液；将上述多元金属正极材料与导电石墨烯分散液混合，球磨，干燥，烧结，制备得到产品。本发明制备的石墨烯-多元金属正极材料，使用多元金属材料形成活性物质，并在其表面包覆特定方法制备的石墨烯材料，提高材料的活性和稳定性。

主权项

一种石墨烯‑多元金属正极材料的制备方法，该方法包括如下步骤：（1）制备多元金属正极材料该多元金属正极材料的化学式为Li_1‑xMg_xMn_1‑yAl_yCo_1‑zZr_zO₄，其中：x=0.2‑0.25，y=0.1‑0.3，z=0.05‑0.1，按照上述化学式中的Li、Mg、Mn、Al、Co、Zr的摩尔量称取氢氧化锂、氧化镁、氧化锰、氢氧化铝、氧化钴和氧化锆，机械混合，在行星式球磨机中以转速400‑500r/min球磨6‑8h；球磨后置于真空干燥机中在150‑200℃的温度干燥12‑18h得到粉料，将所得粉料用粉碎设备粉碎；将粉碎后的粉料置于还原气氛炉中在900‑1000℃的温度下烧结5‑6h，得到多元金属正极材料；（2）制备石墨烯按照1∶3‑5的质量比称取石墨和高锰酸钾，先将石墨加入到体积比为2‑3∶1的95wt%放入浓硫酸和60wt%的浓硝酸的混合液中，然后逐步加入高锰酸钾，进行氧化反应，控制反应温度为1‑2℃，反应24‑36h后，依次用15wt%的稀盐酸溶液、去离子水反复清洗至无氯离子检出及pH值达中性，然后在真空烘干、粉碎，得到氧化石墨粉末；将氧化石墨粉末，在1000‑1100℃、空气气氛下经10‑20秒的快速热处理后，得到可剥离石墨；将可剥离石墨分散于无水乙醇中，置于300‑500W功率的超声波条件下分散处理2‑3h，得到石墨烯悬浮液，然后真空低温干燥，得到粉末状石墨烯；（3）将上述粉末状石墨烯与聚乙二醇按1∶1‑2的重量比相混合并超声分散到乙醇中，形成导电石墨烯分散液；将上述多元金属正极材料与导电石墨烯分散液按重量比100∶3‑5的比例混合，将混合料在行星球磨机中以转速400‑500r/min球磨10‑15h；将球磨后的物质干燥后，在高纯氮气流中进行热处理烧结，以5‑10℃/min速率升温，在温度750‑800℃恒温烧结10‑15h，以10‑15℃/min降温，制备得到产品。