一種磷酸鐵鋰電池正極材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種動(dòng)力鋰電池材料，具體涉及一種磷酸鐵鋰電池正極材料。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋰離子電池的性能主要取決于正負(fù)極材料，磷酸鐵鋰是一種新型的鋰離子電池正 極材料，其安全性能與循環(huán)壽命是其它電池材料無(wú)法比擬的，滿足了電動(dòng)車(chē)頻繁充放電的 需要，而且以磷酸鐵鋰為正極材料的大容量鋰離子電池更易串聯(lián)使用，可以為電動(dòng)車(chē)提供 更高的動(dòng)力。另外，磷酸鐵鋰具有無(wú)毒、無(wú)污染、安全性能好、原材料來(lái)源廣泛、價(jià)格便宜，壽 命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，是新一代動(dòng)力鋰離子電池的理想正極材料。
[0003] 磷酸鐵鋰堆積密度低和導(dǎo)電性差的缺點(diǎn)阻礙了其實(shí)際應(yīng)用。為了提高導(dǎo)電性，現(xiàn) 有技術(shù)中披露了在材料中摻入導(dǎo)電石墨等碳材料，但這降低了材料的堆積密度，摻碳磷酸 鐵鋰的振實(shí)密度一般只有1. 0~1. 2g/cm3,而商品鈷酸鋰的振實(shí)密度一般為2. 0~2. 4g/ cm3,如此低的堆積密度使得磷酸鐵鋰的體積比容量與鈷酸鋰相差很多，制成的電池體積較 大，很難應(yīng)用于實(shí)際；另外，摻雜的導(dǎo)電石墨通常為球形，與磷酸鐵鋰形成點(diǎn)接觸，為了形成 良好的通路，摻雜量較大，從而導(dǎo)致磷酸鐵鋰正極材料的體積較大。
[0004] 理想的石墨烯是一種單原子層的碳材料，工業(yè)上可大規(guī)模生產(chǎn)的多為1~10個(gè)原 子層的材料，通常稱之為石墨烯納米片。以石墨烯納米片作為磷酸鐵鋰鋰電池正極材料中 的導(dǎo)電材料，可在保證磷酸鐵鋰正極材料導(dǎo)電性能的同時(shí)提高其振實(shí)密度，可提高鋰電池 功率密度、充放電速度及電容量，為其實(shí)際應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種磷酸鐵鋰電池正極材料，解決磷酸鐵鋰正極材料振實(shí)密 度低和導(dǎo)電性差的問(wèn)題，為鋰電池性能的進(jìn)一步提高奠定基礎(chǔ)。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0007] -種磷酸鐵鋰電池正極材料，該材料包括磷酸鐵鋰/石墨烯復(fù)合材料，所述磷酸 鐵鋰/石墨稀復(fù)合材料表面包覆有石墨稀納米片。
[0008] 所述的磷酸鐵鋰電池正極材料的第一優(yōu)選方案，所述磷酸鐵鋰/石墨烯復(fù)合材料 中磷酸鐵鋰與石墨烯的質(zhì)量比為100 : 1~1 : 1。
[0009] 所述的磷酸鐵鋰電池正極材料的第二優(yōu)選方案，所述磷酸鐵鋰/石墨烯復(fù)合材料 中磷酸鐵鋰與石墨烯的質(zhì)量比為50 : 1~5 : 1。
[0010] 所述的磷酸鐵鋰電池正極材料的第三優(yōu)選方案，所述磷酸鐵鋰/石墨烯復(fù)合材料 中磷酸鐵鋰與石墨烯的質(zhì)量比為20 : 1。
[0011] 所述的磷酸鐵鋰電池正極材料的第四優(yōu)選方案，所述正極材料中磷酸鐵鋰與石墨 烯納米片的質(zhì)量比為100 : 1~1 : 1。
[0012] 所述的磷酸鐵鋰電池正極材料的第五優(yōu)選方案，所述正極材料中磷酸鐵鋰與石墨 烯納米片的質(zhì)量比為50 : 1~5 : 1。
[0013] 所述的磷酸鐵鋰電池正極材料的第六優(yōu)選方案，所述正極材料中磷酸鐵鋰與石墨 烯納米片的質(zhì)量比為20 : 1。
[0014]與最接近的現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0015] 1)本發(fā)明的磷酸鐵鋰/石墨烯復(fù)合材料中石墨烯分布均勻與包覆在復(fù)合材料表 面的石墨烯可提高正極材料的導(dǎo)電性，提高電池的功率密度、充放電速度、電容量及循環(huán)性 能，降低了導(dǎo)電材料的用量，減小了正極材料的體積，放電比容量高達(dá)169. 5mAh*g\ 10C倍 率1000次循環(huán)后比容量保持率大于92% ;
[0016] 2)本發(fā)明的磷酸鐵鋰/石墨烯復(fù)合材料采用造粒工藝，在保證正極材料導(dǎo)電性的 同時(shí)提高了其振實(shí)密度，減小了導(dǎo)電碳材料的體積。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的說(shuō)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不 限于以下實(shí)施例的內(nèi)容。
[0018] 實(shí)施例1
[0019] -種磷酸鐵鋰電池正極材料，該材料包括磷酸鐵鋰/石墨烯復(fù)合材料，所述磷酸 鐵鋰/石墨稀復(fù)合材料表面包覆有石墨稀納米片。
[0020] 所述磷酸鐵鋰/石墨烯復(fù)合材料中磷酸鐵鋰與石墨烯的質(zhì)量比為20 : 1 ;所述正 極材料中磷酸鐵鋰與石墨烯納米片的質(zhì)量比為20 : 1。
[0021] 實(shí)施例2
[0022] -種磷酸鐵鋰電池正極材料，該材料包括磷酸鐵鋰/石墨烯復(fù)合材料，所述磷酸 鐵鋰/石墨稀復(fù)合材料表面包覆有石墨稀納米片。
[0023] 所述磷酸鐵鋰/石墨烯復(fù)合材料中磷酸鐵鋰與石墨烯的質(zhì)量比為40 : 1 ;所述正 極材料中磷酸鐵鋰與石墨稀納米片的質(zhì)量比為5 : 1。
[0024] 實(shí)施例3
[0025] -種磷酸鐵鋰電池正極材料，該材料包括磷酸鐵鋰/石墨烯復(fù)合材料，所述磷酸 鐵鋰/石墨稀復(fù)合材料表面包覆有石墨稀納米片。
[0026] 所述磷酸鐵鋰/石墨烯復(fù)合材料中磷酸鐵鋰與石墨烯的質(zhì)量比為35:1 ;所述正 極材料中磷酸鐵鋰與石墨稀納米片的質(zhì)量比為10 : 1。
[0027] 實(shí)施例4
[0028] -種磷酸鐵鋰電池正極材料，該材料包括磷酸鐵鋰/石墨烯復(fù)合材料，所述磷酸 鐵鋰/石墨稀復(fù)合材料表面包覆有石墨稀納米片。
[0029] 所述磷酸鐵鋰/石墨烯復(fù)合材料中磷酸鐵鋰與石墨烯的質(zhì)量比為30:1 ;所述正 極材料中磷酸鐵鋰與石墨稀納米片的質(zhì)量比為10 : 1。
[0030] 實(shí)施例5
[0031] -種磷酸鐵鋰電池正極材料，該材料包括磷酸鐵鋰/石墨烯復(fù)合材料，所述磷酸 鐵鋰/石墨稀復(fù)合材料表面包覆有石墨稀納米片。
[0032] 所述磷酸鐵鋰/石墨烯復(fù)合材料中磷酸鐵鋰與石墨烯的質(zhì)量比為15 : 1 ;所述正 極材料中磷酸鐵鋰與石墨烯納米片的質(zhì)量比為20 : 1。
[0033] 實(shí)施例6
[0034] -種磷酸鐵鋰電池正極材料，該材料包括磷酸鐵鋰/石墨烯復(fù)合材料，所述磷酸 鐵鋰/石墨稀復(fù)合材料表面包覆有石墨稀納米片。
[0035] 所述磷酸鐵鋰/石墨烯復(fù)合材料中磷酸鐵鋰與石墨烯的質(zhì)量比為10 : 1 ;所述正 極材料中磷酸鐵鋰與石墨烯納米片的質(zhì)量比為20 : 1。
[0036] 對(duì)比例1
[0037] -種磷酸鐵鋰電池正極材料，該材料包括磷酸鐵鋰/石墨烯復(fù)合材料，所述磷酸 鐵鋰/石墨烯復(fù)合材料中磷酸鐵鋰與石墨烯的質(zhì)量比為20 : 1。
[0038] 對(duì)比例2
[0039] -種磷酸鐵鋰電池正極材料，該材料包括磷酸鐵鋰與包覆在其表面的石墨烯納米 片，所述磷酸鐵鋰與石墨烯納米片的質(zhì)量比為20 : 1。
[0040] 將所得正極材料組裝成2025扣式電池，在2. 5~4. 2V電壓范圍內(nèi)測(cè)試其放電容 量及循環(huán)性能，結(jié)果如表1所示，實(shí)施例中所得產(chǎn)品的放電比容量高達(dá)169. 5mAh?g\ 10C 倍率1000次循環(huán)后比容量保持率大于92 %，磷酸鐵鋰/石墨烯復(fù)合材料中石墨烯與包覆在 復(fù)合材料表面的石墨烯納米片共同作用較單獨(dú)存在時(shí)，材料的性能有所提高（對(duì)比實(shí)施例 1與對(duì)比例）。
[0041 ]表 1
[0042]
[0043] 以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員應(yīng)當(dāng)理解，參照上述實(shí)施例可以對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行修改或者等同替換，這些 未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換均在申請(qǐng)待批的權(quán)利要求保護(hù)范圍之 內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種磷酸鐵鋰電池正極材料，其特征在于，該材料包括磷酸鐵鋰/石墨烯復(fù)合材料， 所述磷酸鐵鋰/石墨稀復(fù)合材料表面包覆有石墨稀納米片。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷酸鐵鋰電池正極材料，其特征在于，所述磷酸鐵鋰/石墨烯 復(fù)合材料中磷酸鐵鋰與石墨烯的質(zhì)量比為100 : 1~1 : 1。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷酸鐵鋰電池正極材料，其特征在于，所述磷酸鐵鋰/石墨烯 復(fù)合材料中磷酸鐵鋰與石墨烯的質(zhì)量比為50 : 1~5 : 1。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的磷酸鐵鋰電池正極材料，其特征在于，所述磷酸鐵鋰/石墨烯 復(fù)合材料中磷酸鐵鋰與石墨烯的質(zhì)量比為20 : 1。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷酸鐵鋰電池正極材料，其特征在于，所述正極材料中磷酸 鐵鋰與石墨稀納米片的質(zhì)量比為100 : 1~1 : 1。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷酸鐵鋰電池正極材料，其特征在于，所述正極材料中磷酸 鐵鋰與石墨稀納米片的質(zhì)量比為50 : 1~5 : 1。7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的磷酸鐵鋰電池正極材料，其特征在于，所述正極材料中磷酸 鐵鋰與石墨稀納米片的質(zhì)量比為20 : 1。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種磷酸鐵鋰電池正極材料。該材料包括磷酸鐵鋰/石墨烯復(fù)合材料，所述磷酸鐵鋰/石墨烯復(fù)合材料表面包覆有石墨烯納米片。本發(fā)明提供的磷酸鐵鋰/石墨烯復(fù)合材料中，石墨烯分散均勻與包覆在復(fù)合材料表面的石墨烯可提高正極材料的導(dǎo)電性，提高電池的功率密度、充放電速度及電容量，降低了導(dǎo)電材料的用量；本發(fā)明的正極材料導(dǎo)電性好，振實(shí)密度高，可制備大容量電池，能滿足規(guī)?；a(chǎn)的需要。
【IPC分類】H01M4/48, H01M4/58, H01M10/0525, H01M4/04, H01M4/587
【公開(kāi)號(hào)】CN105070911
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510382325
【發(fā)明人】燕紹九, 洪起虎, 楊程, 南文爭(zhēng), 戴圣龍
【申請(qǐng)人】中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司北京航空材料研究院
【公開(kāi)日】2015年11月18日
【申請(qǐng)日】2015年6月25日