磷酸锰铁锂正极材料及其制备方法和在固态电池中的应用技术

本发明专利技术公开了磷酸锰铁锂正极材料及其制备方法和在固态电池中的应用，涉及磷酸锰铁锂正极材料技术领域。本申请采用了聚乙二醇对氧化石墨烯进行接枝并在其上链接了链转移剂2‑甲基‑2‑[(十二基硫硫代碳酰)硫]丙酸，之后通过偶氮二异丁腈在其上聚合了N‑异丙基丙烯酰胺，而N‑异丙基丙烯酰胺中同时含有疏水基团异丙基和亲水基团酰胺基从而使氧化石墨烯转变为两亲性；其上的亲水基团或者亲油基团在溶液中定向排列可以降低材料的界面能，从而增加材料的分散性，对调控颗粒的尺寸和形貌有重要的作用，一方面是由于在晶核长大过程中，其侧链吸附在其表面，可以诱导晶核取向；另一方面通过石墨烯之间的层层组装形成的空间，使晶核位于组装空间内部生长。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及磷酸锰铁锂正极材料，具体为磷酸锰铁锂正极材料及其制备方法和在固态电池中的应用。

技术介绍

1、在当今科技迅速发展的时代，高性能储能设备的需求日益高涨，锂离子电池作为主流的储能装置，其电极材料性能的提升至关重要。磷酸锰铁锂材料凭借自身优势在众多正极材料中脱颖而出，同时也因一些不足而亟待改性优化。

2、为了改善磷酸锰铁锂材料的性能，目前主要有表面包覆、离子掺杂和粒径控制等改性方法。其中，表面包覆里的碳包覆备受关注。碳包覆操作相对容易实现，并且成本低廉，这对于大规模生产应用来说是很有利的条件。从材料特性来看，经碳包覆后，活性材料含碳量低，不会对主体性能造成过多干扰，还具有良好的化学稳定性，无论是在电池正常充放电还是面对复杂使用环境时，都能有效抵御外界因素对材料结构的破坏，保证电池性能的稳定。

3、碳包覆的功能性作用更为关键，它能抑制颗粒团聚，维持颗粒的分散状态，避免因团聚导致活性位点减少、离子扩散受阻等问题。同时，它可作为保护层，阻止材料表面被氢氟酸腐蚀，因为在锂离子电池电解液体系中，氢氟酸容易侵蚀正极材料表面，而碳包覆层能本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：

2.根据权利要求1所述的磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述两亲性石墨烯乳液包括以下制备步骤：将两亲性石墨烯加入至两亲性石墨烯质量900~950倍的乙二醇中，搅拌均匀后超声分散30~40min备用。

3.根据权利要求2所述的磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述两亲性石墨烯包括以下制备步骤：按照质量比称取1：0.75~0.8：0.018~0.02称取N-异丙基丙烯酰胺单体、改性石墨烯和偶氮二异丁腈，在氮气保护条件下，将N-异丙基丙烯酰胺单体、改性石墨烯和偶氮二异丁腈加入至N-异...

【技术特征摘要】

1.一种磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：

2.根据权利要求1所述的磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述两亲性石墨烯乳液包括以下制备步骤：将两亲性石墨烯加入至两亲性石墨烯质量900~950倍的乙二醇中，搅拌均匀后超声分散30~40min备用。

3.根据权利要求2所述的磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述两亲性石墨烯包括以下制备步骤：按照质量比称取1：0.75~0.8：0.018~0.02称取n-异丙基丙烯酰胺单体、改性石墨烯和偶氮二异丁腈，在氮气保护条件下，将n-异丙基丙烯酰胺单体、改性石墨烯和偶氮二异丁腈加入至n-异丙基丙烯酰胺单体质量18~20倍的四氢呋喃中，搅拌均匀，超声分散10~15min之后，置于温度为65~70℃条件下，反应12~14h，反应结束后加入n-异丙基丙烯酰胺单体质量25~30倍的冰乙醚，静置沉淀后，过滤沉淀物，并真空干燥制得两亲性石墨烯。

4.根据权利要求3所述的磷酸锰铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述改性石墨烯包括以下制备步骤：按照质量比1：2.8~3：0.8~1：1.8~2称取氧化石墨烯、聚乙二醇、4-二甲氨基吡啶和二环己基碳二亚胺，在氮气保护条件下，将氧化石墨烯加入至氧化石墨烯质量500~550倍的甲苯中，超声分散30~35min，之后加入聚乙二醇、4-二甲氨基吡啶和二环己基碳二亚胺，超声分散30~35min，超声分散完毕后升温至70~75℃，搅拌反应22~24h，搅拌结束后降温至-5~0℃，加入聚乙二醇质量0.1~0.2倍的2-甲基-2-[(十二基硫硫代碳酰)硫]丙酸，搅拌30~35min后，再次加入聚乙二醇质量0.6~0.7倍的二环己基碳二亚胺，并在-5~0℃条件下，反应30~35min，之后转移至25~30℃条件下，反应22~24h，反应结束后抽滤，...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹雄鸽，姜奇，
申请(专利权)人：株洲升华科技有限公司，
类型：发明
国别省市：