高电导石墨烯基磷酸铁锂球形复合材料、其制备方法及包含其的锂离子电池技术

本发明专利技术公开了一种高电导石墨烯基磷酸铁锂球形复合材料、其制备方法及包含此复合材料的锂离子电池。本发明专利技术通过“石墨烯与LFP前驱体分子级混合‑球形化‑CVD原位生长石墨烯”等系列技术，制备出高电导石墨烯基磷酸铁锂球形复合材料，该复合材料中包含两种状态的石墨烯，一种在前驱体混合阶段引入；另一种原位生长在材料的表面，具体的，所述复合材料包括由一次颗粒组成的二次球形颗粒，以及生长在所述二次球形颗粒表面的石墨烯；其中，一次颗粒为包含石墨烯的磷酸铁锂颗粒。采用本发明专利技术的石墨烯复合材料作为正极活性材料制备锂离子电池，可以添加或省去外加导电剂，得到的锂离子电池能很好地兼顾材料克容量、低温、倍率与加工、循环等性能。

High conductivity graphene based lithium iron phosphate spherical composite material, its preparation method and lithium ion battery containing the same

The invention discloses a high conductivity graphene based lithium iron phosphate spherical composite material, a preparation method thereof and a lithium ion battery containing the composite material. The invention uses the graphene and precursor of LFP molecular level hybrid spherical CVD in situ growth of graphene and other series technology, preparation of high conductivity of graphene based spherical lithium iron phosphate composite material, the composite material contains graphene two states, the introduction of a precursor mixed in other stages; an in situ growth on the surface of the material, in particular, the composite material comprises two spherical particles composed of primary particles, and growth in the two spherical particles on the surface of the graphene; among them, a particle containing graphene lithium iron phosphate particles. The lithium ion battery can be added or omitted by using the graphene composite material as positive electrode active material, and the lithium ion battery can well take into account the material capacity, low temperature, rate and processing, circulation and other properties.

【技术实现步骤摘要】
高电导石墨烯基磷酸铁锂球形复合材料、其制备方法及包含其的锂离子电池
本专利技术属于锂离子电池正极材料领域，具体地，本专利技术涉及一种高电导石墨烯基磷酸铁锂球形复合材料、其制备方法以及包含此复合材料的锂离子电池。
技术介绍
现有橄榄石型LiFePO4(LFP)作为锂离子电池正极材料，具有理论容量较高(170mAh/g)、循环性能好、结构稳定、环境友好、资源丰富等优点，被广泛看好；然而，由于LiFePO4自身具有较低的电子传导率和锂离子扩散速率，极大地限制了LiFePO4电化学性能的发挥，并阻碍了LiFePO4正极材料在动力、启停电源上的广泛应用。经过对LiFePO4进行大量研究后发现，控制颗粒的尺寸形貌，表面包覆和金属离子掺杂已可有效改善LiFePO4的电化学性能，其中制备形状规则的小颗粒LiFePO4可以有效缩短Li+在其内部的迁移距离，进而提高LiFePO4材料的低温、倍率等性能。专利CN102623701A公开了一种低温型纳米磷酸铁锂正极材料的制备方法，通过“湿法超细磨-喷雾干燥-预烧-超细磨-喷雾干燥-气碎-一次低温烧结-二次高温烧结”工艺技术，制得一次颗粒为60-70nm的磷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯基磷酸铁锂球形复合材料，其特征在于，所述复合材料包括由一次颗粒组成的二次球形颗粒，以及生长在所述二次球形颗粒表面的石墨烯；其中，所述一次颗粒为包含石墨烯的磷酸铁锂颗粒。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯基磷酸铁锂球形复合材料，其特征在于，所述复合材料包括由一次颗粒组成的二次球形颗粒，以及生长在所述二次球形颗粒表面的石墨烯；其中，所述一次颗粒为包含石墨烯的磷酸铁锂颗粒。2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述一次颗粒的粒径为20-300nm；优选地，所述二次球形颗粒的中位粒径为3-9μm；优选地，所述一次颗粒中包含的石墨烯占复合材料总质量的1-5wt.％，优选为1-2wt.％；优选地，生长在所述二次球形颗粒表面的石墨烯的层数为单层或小于10层。3.根据权利要求1或2所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料的二次中位粒径为3-9μm；优选地，所述复合材料的粉末电导率在1S/cm以上。4.如权利要求1-3任一项所述的复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)制备包含石墨烯的磷酸铁锂前驱体浆料；(2)喷雾干燥，得到由一次颗粒构成的二次球形磷酸铁锂前驱体；(3)将二次球形磷酸铁锂前驱体置于反应炉中，升温至600-750℃，在保护性气氛下通入有机化合物，进行原位生长石墨烯，得到石墨烯基磷酸铁锂球形复合材料。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述包含石墨烯的磷酸铁锂前驱体浆料通过如下方法制备得到：(A)将锂源、磷酸铁、可选的掺杂物及可选的碳源进行配料，得到混合料；(B)将混合料与石墨烯、可选的分散剂以及去离子水混合，研磨分散，得到包含石墨烯的磷酸铁锂前驱体浆料。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(A)所述锂源、磷酸铁和可选的掺杂物按照摩尔比Li:Fe:P:M＝(1.0-1.1):1:(1-1.05):(0-0.02)进行配料，其中，M为掺杂物中的掺杂元素；优选地，步骤(A)所述锂源包括单水氢氧化锂、碳酸锂、硝酸锂、乙酸锂、草酸锂或氟化锂中的任意1种或至少2种的组合；优选地，步骤(A)所述掺杂物为Mg、Mn、Ti、V、Nb、Ni或Co化合物中的任意1种或至少2种的组合；优选地，步骤(A)中，以锂源、磷酸铁、可选的掺杂物及可选的碳源的总质量为100wt.％计，所述碳源占总质量的百分比为0wt.％-1.5wt.％；优选地，步骤(A)所述碳源包括抗坏血酸、纤维素、聚丙烯、环氧树脂、蔗糖、葡萄糖、果糖、柠檬酸、聚乙二醇、淀粉、酚醛树脂中的1种或至少2种的组合；优选地，步骤(B)所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王张健，杨顺毅，吴小珍，崔伟超，黄友元，
申请(专利权)人：深圳市贝特瑞纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44