泡沫镍集流体磷酸铁锂/石墨烯复合材料电极片及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种泡沫镍集流体磷酸铁锂/石墨烯复合材料电极片的制备方法，涉及电化学技术领域。本发明专利技术方法包括以下步骤：将碳酸锂、草酸亚铁、磷酸氢二铵和蔗糖混合烧制成碳包覆的磷酸铁锂前躯体；向所述磷酸铁锂前躯体加入石墨烯进行固相粉体混合，得到磷酸铁锂/石墨烯复合材料；将所述磷酸铁锂/石墨烯、乙炔黑、聚偏氟乙烯和N‑甲基吡咯烷酮溶剂混合搅拌，得到混合浆料；将所述混合浆料滴于三维泡沫镍上制得锂电池正极片；对所述锂电池正极片先进行红外灯照射，再进行真空干燥，最后压片，获得泡沫镍集流体磷酸铁锂/石墨烯复合材料电极片。

Foam nickel fluid collector lithium iron phosphate / graphene composite electrode sheet and preparation method thereof

The invention discloses a preparation method of a foamed nickel collector lithium ferric phosphate/graphene composite electrode sheet, which relates to the electrochemical technical field. The method comprises the following steps: preparing carbon-coated lithium iron phosphate precursor by burning lithium carbonate, ferrous oxalate, diammonium hydrogen phosphate and sucrose; adding graphene to the lithium iron phosphate precursor for solid-phase powder mixing to obtain lithium iron phosphate/graphene composite material; and preparing the lithium iron phosphate/graphene, acetylene black. Polyvinylidene fluoride (PVDF) and N_methylpyrrolidone (NMP) solvents were mixed and stirred to obtain mixed slurry; the mixed slurry was dripped on three-dimensional nickel foam to prepare lithium battery positive plates; the cathode plates of the lithium battery were irradiated by infrared lamp, then dried in vacuum, and finally pressed to obtain the liquid-collecting lithium ferric phosphate/graphene compound of nickel foam. Composite material electrode sheet.

【技术实现步骤摘要】
泡沫镍集流体磷酸铁锂/石墨烯复合材料电极片及其制备方法
本专利技术涉及电化学
，尤其涉及一种泡沫镍集流体磷酸铁锂/石墨烯复合材料电极片及其制备方法。
技术介绍
磷酸铁锂材料作为锂离子电池的正极材料具有原料来源丰富、绿色环保、理论比容量高、长寿命和安全好等优点，使之成为新能源动力汽车领域理想的电极材料。但由于磷酸铁锂纯相是绝缘体，其离子迁移率和电子电导率非常低，影响其本身的电导率。石墨烯是由单层碳原子紧密堆积的六方晶格结构的碳质材料，具有优异的电学、力学和光学性能，使其在复合材料、电子器件及能源存储等领域获得广泛的应用。传统的锂离子电池集流体为铝箔，其表面可以承载正极活性物质，可将产生的电子汇聚成外电路电流。但如果活性物质和铝箔之间的粘结力较差，将会导致极大的内阻和极化现象，使得电池的循环效率降低。二维结构与三维结构相比，三维结构可以有效的利用其三维空间，扩大电解液与活性物质的接触面积。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种泡沫镍集流体磷酸铁锂/石墨烯复合材料电极片及其制备方法，主要目的是获得一种新型磷酸铁锂/石墨烯复合材料。为达到上述目的，本专利技术主要提供了如下技术方案：一方面，本专利技术实施例提供了一种泡沫镍集流体磷酸铁锂/石墨烯复合材料电极片的制备方法，包括以下步骤：将碳酸锂、草酸亚铁、磷酸氢二铵和蔗糖混合烧制成碳包覆的磷酸铁锂前躯体；向所述磷酸铁锂前躯体加入石墨烯进行混合，得到磷酸铁锂/石墨烯复合材料；将所述磷酸铁锂/石墨烯复合材料、乙炔黑、聚偏氟乙烯和N-甲基吡咯烷酮溶剂混合搅拌，得到混合浆料；将所述混合浆料滴于三维泡沫镍上制得电极片；对所述电极材料先进行红外灯照射，再进行真空干燥，最后压片，获得泡沫镍集流体磷酸铁锂/石墨烯复合材料电极片。作为优选，所述碳酸锂、所述草酸亚铁、所述磷酸氢二铵和所述蔗糖的摩尔比为5：5：5：1。作为优选，所述混合烧制的具体过程为：将碳酸锂、草酸亚铁、磷酸氢二铵和蔗糖在玛瑙研钵中研磨成超细粉体，将所述超细粉体在温度为115℃-125℃环境下干燥11.5-12.5h，再置于650-750℃管式炉中保温7.5-8.5h后烧制成碳包覆的磷酸铁锂前躯体。作为优选，所述超细粉体在温度为120℃环境下干燥12h，再置于700℃管式炉中保温8h后烧制成碳包覆的磷酸铁锂前躯体。作为优选，所述磷酸铁锂/石墨烯复合材料、所述乙炔黑、所述聚偏氟乙烯的摩尔比为8：1：1；以N-甲基吡咯烷酮作为溶剂搅拌，所述混合搅拌的时间为10-14h。作为优选，所述混合浆料滴于所述泡沫镍集流体的具体过程为：采用移液器滴定法，控制移液枪、枪头和所述混合浆料的温度相同，控制容积为100uL的移液枪竖直向下，将枪头插入所述混合浆料液面以下2-3mm吸取混合浆料并均匀滴于所述三维泡沫镍集流体上。作为优选，所述红外灯照射的时间为30s，所述真空干燥的时间为12h。另一方面，本专利技术实施例提供了一种泡沫镍集流体磷酸铁锂/石墨烯复合材料电极片，其是由上述方法制备得到。再一方面，本专利技术实施例提供了一种扣式电池，包括正极电极片；所述正极电极片为上述泡沫镍集流体磷酸铁锂/石墨烯复合材料电极片。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术以碳酸锂、草酸亚铁、磷酸氢二铵和蔗糖为原材料，采用高温固相法合成了碳包覆的LiFePO4前躯体，再通过固相粉体混合的工艺加入不同百分比的石墨烯，制备出磷酸铁锂/石墨烯复合材料，按照活性物质∶乙炔黑∶PVDF＝8∶1∶1的比例，以N-甲基吡咯烷酮为溶剂搅拌12h，将混合后的浆料用移液枪均匀滴于三维泡沫镍集流体上制成正极片并用红外灯照射，真空干燥12h后在氩气气氛干燥的手套箱中制成扣式电池。附图说明图1是本专利技术实施例提供的泡沫镍集流体磷酸铁锂/石墨烯复合材料电极片的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的泡沫镍集流体磷酸铁锂/石墨烯复合材料电极片示意图。附图标记：1.三维泡沫镍集流体，2.正极，3.隔膜，4.负极，5.负极集流体。具体实施方式为更进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效,以下以较佳实施例，对依据本专利技术申请的具体实施方式、技术方案、特征及其功效，详细说明如后。下述说明中的多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。实施例1按配比准备各原料，按照摩尔比为5：5：5：1分别碳酸锂、草酸亚铁、磷酸氢二铵和蔗糖在玛瑙研钵中研磨2h成超细粉体，将上述超细粉体在温度为120℃环境下干燥12h，再置于700℃管式炉中保温8h后烧制成碳包覆的磷酸铁锂前躯体；向上述磷酸铁锂前躯体加入石墨烯进行混合，混合具体步骤为：在球磨罐中按照混合材料:球:酒精为1:1:1的比例混合12h，出料后放入干燥箱中在90℃下烘干，得到磷酸铁锂/石墨烯复合材料；按照摩尔比为8：1：1分别将磷酸铁锂/石墨烯复合材料、乙炔黑、聚偏氟乙烯混合加入N-甲基吡咯烷酮溶剂中搅拌12h，得到混合浆料；选择容积为100uL的移液枪，控制移液枪、枪头和上述混合浆料在相同温度下，将移液枪竖直向下，将枪头插入上述混合浆料液面以下2-3mm吸取混合浆料并均匀滴于上述三维泡沫镍集流体上制成电极材料，如图2所示；将滴好的电极材料放置于红外灯下照射30s，之后再真空干燥12h，最后压片，即制成泡沫镍集流体磷酸铁锂/石墨烯复合材料电极片，其结构如图1所示；按照上述方法制备10组样品，并采用本领域常规方法对本专利技术制备的10组样品(泡沫镍集流体磷酸铁锂/石墨烯复合材料电极片)充放电性能进行测试，其测试数据如表1所示。表1.实施例1的10组复合材料电极片的电性能测试结果本专利技术还提供了一种扣式电池，其正电极片就是采用本专利技术实施例1制备的泡沫镍集流体磷酸铁锂/石墨烯复合材料电极片。本专利技术研究合成了一种新型三维泡沫镍集流体磷酸铁锂复合石墨烯锂离子电池正极片，在0.1C下复合材料的初始放电容量为142mAh/g，综上所述，三维泡沫镍集流体可以很明显的改善其电化学性能，在锂离子电池集流体中具有很大的发展潜力。本专利技术实施例中未尽之处，本领域技术人员均可从现有技术中选用。以上公开的仅为本专利技术的具体实施方式，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本专利技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。因此，本专利技术的保护范围应以上述权利要求的保护范围为准。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.泡沫镍集流体磷酸铁锂/石墨烯复合材料电极片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将碳酸锂、草酸亚铁、磷酸氢二铵和蔗糖混合烧制成碳包覆的磷酸铁锂前躯体；向所述磷酸铁锂前躯体加入石墨烯进行混合，得到磷酸铁锂/石墨烯复合材料；将所述磷酸铁锂/石墨烯复合材料、乙炔黑、聚偏氟乙烯和N‑甲基吡咯烷酮溶剂混合搅拌，得到混合浆料；将所述混合浆料滴于三维泡沫镍上制得电极片；对所述电极材料先进行红外灯照射，再进行真空干燥，最后压片，获得泡沫镍集流体磷酸铁锂/石墨烯复合材料电极片。

【技术特征摘要】
1.泡沫镍集流体磷酸铁锂/石墨烯复合材料电极片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将碳酸锂、草酸亚铁、磷酸氢二铵和蔗糖混合烧制成碳包覆的磷酸铁锂前躯体；向所述磷酸铁锂前躯体加入石墨烯进行混合，得到磷酸铁锂/石墨烯复合材料；将所述磷酸铁锂/石墨烯复合材料、乙炔黑、聚偏氟乙烯和N-甲基吡咯烷酮溶剂混合搅拌，得到混合浆料；将所述混合浆料滴于三维泡沫镍上制得电极片；对所述电极材料先进行红外灯照射，再进行真空干燥，最后压片，获得泡沫镍集流体磷酸铁锂/石墨烯复合材料电极片。2.如权利要求1所述的泡沫镍集流体磷酸铁锂/石墨烯复合材料电极片的制备方法，其特征在于，所述碳酸锂、所述草酸亚铁、所述磷酸氢二铵和所述蔗糖的摩尔比为5：5：5：1。3.如权利要求1所述的泡沫镍集流体磷酸铁锂/石墨烯复合材料电极片的制备方法，其特征在于，所述混合烧制的具体过程为：将碳酸锂、草酸亚铁、磷酸氢二铵和蔗糖在玛瑙研钵中研磨成超细粉体，将所述超细粉体在温度为115℃-125℃环境下干燥11.5-12.5h，再置于650-750℃管式炉中保温7.5-8.5h后烧制成碳包覆的磷酸铁锂前躯体。4.如权利要求1所述的泡沫镍集流体磷酸铁锂/石墨烯复合材料电极片的制备方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛桂贤，刘小月，杨觉明，闫红霞，李林峰，王雪艳，徐权，杨光发，
申请(专利权)人：石河子大学，
类型：发明
国别省市：新疆,65