一种复合材料包覆的磷酸铁锂、其制备方法及锂离子电池技术

一种三维纳米网络层状结构复合材料包覆的磷酸铁锂、其制备方法及锂离子电池。其中，所述复合材料由导电聚合物、石墨烯和碳纳米管复合得到。包覆的磷酸铁锂制备方法包括以下步骤：在制备磷酸铁锂前驱体无水磷酸铁的过程中将所述复合材料与无水磷酸铁原位掺杂，然后将复合材料原位掺杂的无水磷酸铁、锂源、传统碳材料、溶剂混合得到浆料，将浆料喷雾干燥后煅烧得到三维纳米网络层状结构复合材料包覆的磷酸铁锂。本发明专利技术所提供的制备方法简单，原材料来源广泛，成本低，具有非常广阔的实际应用前景。上述包覆后的磷酸铁锂作为锂离子电池的正极材料具有更高的导电性和循环稳定性，综合电化学性能更优异。

【技术实现步骤摘要】
一种复合材料包覆的磷酸铁锂、其制备方法及锂离子电池
本专利技术属于新能源材料领域，涉及一种三维纳米网络层状结构复合材料包覆的磷酸铁锂、其制备方法及锂离子电池。
技术介绍
先进的锂离子电池正极材料是推动锂离子电池技术不断向前发展的关键，更是动力电池更新换代的核心技术。因此，研发低成本、高性能磷酸铁锂(LiFePO4)具有重要的现实意义。虽然LiFePO4正极材料拥有诸多突出优点，但是仍存在原材料成本高、电导率低、倍率性能差、振实密度低等一系列没有完全解决的问题。目前人们在解决上述问题方面开展了以下有代表性的研究：一、改进制备工艺、降低成本的研究近年来有文献报道先制备前驱体磷酸铁(FePO4)，然后再和锂盐反应制备LiFePO4正极材料，并获得了一定的研究成果。但是，一方面，这些制备方法使用的铁源成本较高，如，采用P2O5和铁粉(Guan-nanHao,HaoZhang,Xiao-hongChen,etal.Anovelmethodforpreparingpomegranate-structuredFePO4/Ccompositematerialsascathodeforlithium-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维纳米网络层状结构复合材料包覆的磷酸铁锂，所述的复合材料由导电聚合物、石墨烯和碳纳米管复合得到。

【技术特征摘要】
1.一种三维纳米网络层状结构复合材料包覆的磷酸铁锂，所述的复合材料由导电聚合物、石墨烯和碳纳米管复合得到；所述导电聚合物在复合材料中所占的质量百分含量为45～99.99％；所述石墨烯和碳纳米管在复合材料中所占的总质量百分含量为0.01～55％；所述复合材料在包覆后磷酸铁锂中所占的质量百分含量为0.01～15％；所述三维纳米网络层状结构复合材料包覆的磷酸铁锂的制备方法，包括如下步骤：在制备磷酸铁锂前驱体无水磷酸铁的过程中将所述复合材料与无水磷酸铁原位掺杂，然后将复合材料原位掺杂的无水磷酸铁、锂源、传统碳材料和溶剂经高能球磨混合得到浆料，将浆料喷雾干燥并煅烧后获得所述复合材料包覆的磷酸铁锂。2.根据权利要求1所述的复合材料包覆的磷酸铁锂，其特征在于，所述包覆的磷酸铁锂中锂、铁、磷的摩尔比为0.99～1.03:1:1。3.根据权利要求2所述的复合材料包覆的磷酸铁锂，其特征在于，所述包覆的磷酸铁锂中锂、铁、磷的摩尔比为1～1.028:1:1。4.根据权利要求3所述的复合材料包覆的磷酸铁锂，其特征在于，所述包覆的磷酸铁锂中锂、铁、磷的摩尔比为1.005～1.025:1:1。5.根据权利要求1-4任一项所述的复合材料包覆的磷酸铁锂，其特征在于，所述导电聚合物为聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩、聚氧乙烯中的一种或两种以上的混合，或一种或两种以上所述聚合物单体的共聚物。6.根据权利要求1-4任一项所述的复合材料包覆的磷酸铁锂，其特征在于，所述碳纳米管为单壁或多壁碳纳米管中一种或两种以上的混合。7.根据权利要求6所述的复合材料包覆的磷酸铁锂，其特征在于，所述碳纳米管为多壁碳纳米管。8.根据权利要求1-4任一项所述的复合材料包覆的磷酸铁锂，其特征在于，所述碳纳米管经过酸化处理。9.根据权利要求1-4任一项所述的复合材料包覆的磷酸铁锂，其特征在于，所述复合材料采用如下方法制备：①向分散好的氧化石墨烯中加入表面活性剂，分散，然后加入水合肼，在氧化石墨烯被水合肼还原的过程中使表面活性剂在石墨烯层间形成胶束，将产物分离去除多余的表面活性剂，得到在石墨烯层间形成胶束的还原石墨烯；②将步骤①中分离后的产物分散在溶剂中并超声，然后加入导电聚合物或其单体，继续超声30～60min，加入过硫酸铵和碳纳米管，在冰水浴中搅拌进行聚合反应18～24h，产物经分离后干燥得到具有三维纳米网络结构的导电聚合物/石墨烯/碳纳米管复合材料。10.根据权利要求9所述的复合材料包覆的磷酸铁锂，其特征在于，步骤①中所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中一种或两种以上的混合。11.根据权利要求9所述的复合材料包覆的磷酸铁锂，其特征在于，所述分散经超声波进行。12.根据权利要求9所述的复合材料包覆的磷酸铁锂，其特征在于，步骤②中的碳纳米管在步骤①制备还原石墨烯的过程中和水合肼一起加入。13.根据权利要求9所述的复合材料包覆的磷酸铁锂，其特征在于，步骤②中所述溶剂为乙醇、去离子水、无机质子酸或三氯化铁的氯仿溶液中的一种或两种以上的混合。14.根据权利要求9所述的复合材料包覆的磷酸铁锂，其特征在于，步骤②中所述碳纳米管经酸化。15.根据权利要求9所述的复合材料包覆的磷酸铁锂，其特征在于，步骤②中所述干燥在40-80℃真空下进行。16.根据权利要求15所述的复合材料包覆的磷酸铁锂，其特征在于，步骤②中所述干燥在60℃真空下进行。17.根据权利要求1所述的复合材料包覆的磷酸铁锂，其特征在于，所述复合材料包覆的磷酸铁锂的制备方法包括如下步骤：(1)将复合材料、硫酸亚铁和磷源分散在去离子水中，加入氧化剂，反应，直至经检验溶液中不含SO42-，将反应物过滤、洗涤，先后经真空干燥和微波干燥后获得由复合材料原位匀相掺杂的无水磷酸铁；(2)将步骤(1)中获得的由复合材料原位匀相掺杂的无水磷酸铁、锂源、传统碳材料和溶剂经高能球磨混合得到浆料，将浆料喷雾干燥并煅烧后获得三维纳米网络层状结构复合材料包覆的磷酸铁锂。18.根据权利要求17所述的复合材料包覆的磷酸铁锂，其特征在于，步骤(1)中所述硫酸亚铁为钛白厂...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭强强，徐宇兴，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11