本发明专利技术涉及一种基于石墨烯包覆橄榄石型磷酸铁锂复合材料的制备方法，在室温磁力搅拌的情况下，把铁盐、磷酸盐、还原剂和表面活性剂溶解在去离子水中并滴加到氧化石墨烯分散液中，再把锂盐溶解在去离子水中并滴加到上述混合溶液中，搅拌，反应，并经过离心，洗涤，真空干燥和退火得到产品。与现有技术相比，本发明专利技术在液相中原位合成橄榄石型结构磷酸铁锂/石墨烯复合材料，复合材料中磷酸铁锂是在石墨烯表面原位生长，不仅两者间可以实现均匀的混合，并且具有较好的结合力，大大降低了磷酸铁锂与石墨烯间的接触电阻，大大改善了材料本身的导电性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种复合材料的制备方法，尤其是涉及ー种。
技术介绍
橄榄石型结构的磷酸铁锂材料，因其价格低廉、无毒无公害且循环稳定性好的优点自被发现以来就被认为最具潜力的锂离子电池的正极材料。磷酸铁锂的制备方法较多， 主要有固相法、水热法、熔胶-凝胶法和共沉淀法。但是，作为锂离子电池电极用磷酸铁锂 ー个潜在的问题就是导电性能差，从而导致其作为电极材料使用时电池的倍率性能差，无法充分的发挥其电化学性能。表面碳包覆是改善其导电性能的ー种主要办法。目前，表面包覆碳的方法主要有两种，一种是含碳物质和原料以一定的比例混合煅烧，另ー种即在生成物的前躯体中加入含碳物质，使其与之一起反应。在磷酸铁锂中引入碳材料最初由Ravet 等人提出，他们在磷酸铁锂前驱混合物中加入有机物，处理后得到碳包覆的磷酸铁锂复合材料。石墨烯具有ニ维晶格结构，平面中的碳原子以Sp2杂化轨道相连组成六边形晶格结构，即碳原子通过很强的O键与相邻的三个碳原子连接，C-C键使石墨烯具有很好的结构刚性。剰余的ー个P电子轨道垂直于石墨烯平面，与周围的原子形成η键，η电子在晶格中的离域化，使石墨烯具有良好的导电，室温下平面上的电子迁移率为1. 5 X 104cm2/ V · s，远远超过电子在一般导体中的传导速率，因而在微电子、航天军エ、能量存储装置、纳米电子器件、纳米复合材料当中有着广阔的潜在应用空间。磷酸铁锂/石墨烯复合材料不仅可以通过石墨烯缓解磷酸铁锂颗粒在使用过程中产生的体积效应，还可利用石墨烯的电子空穴对作为电子高速迁移的媒介。目前在磷酸铁锂/石墨烯混合物主要是通过物理掺杂得到，即将制备好的磷酸铁锂和石墨烯直接混合。例如，在申请号为20091055316. 7和申请号为201010146161. 3的中国专利申请中都是采用的简单的物理掺杂混合而成，而专利申请号为201110083171. 1的中国专利申请中公开了ー种磷酸铁锂/石墨烯复合材料的制备方法，但该专利采用在磷酸铁锂前驱体上通过化学气相沉积法生长石墨烯的方法得到碳包覆材料，方法复杂，不易控制，且高温通入氢气安全性能差反应时间长，不利于大规模的エ 业化生产。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供ー种新颖简捷，可批量生产的基于石墨烯包覆的橄榄石型磷酸铁锂复合材料及其制备方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现选用氧化石墨烯溶液原料，将铁盐、磷酸盐、还原剂和表面活性剂加到氧化石墨烯溶液中，加入锂盐后得到前驱体母液，水热或者溶剂热后得到初级产物，经洗涤、过滤、烘干后，在保护气氛条件下的热还原，获得石墨烯包覆的橄榄石型磷酸铁锂复合材料。，包括以下步骤(1)制备氧化石墨烯分散液室温下，称取氧化石墨烯加入到去离子水或者有机溶剂中，超声10 60min，磁力搅拌10 30min，配制成氧化石墨烯溶液；(2)按以下质量比称量原料铁盐质量为氧化石墨烯质量的1 100倍，锂盐、铁盐和磷酸盐的摩尔比为(1 3) (1 3) 1，还原剂的质量为铁盐质量的0. 5%; 表面活性剂的质量为锂盐质量的1 10倍；(3)在室温磁力搅拌的情况下，把铁盐、磷酸盐、还原剂和表面活性剂溶解在去离子水中并滴加到氧化石墨烯分散液中，再把锂盐溶解在去离子水中并滴加到上述混合溶液中，搅拌5 15min，移入高压釜内，120 180°C加热1 M小时；(4)从高压釜内取出反应物，在转速为1000 lOOOOr/min下离心，然后用乙醇和去离子水交叉洗涤3 5次，再经40 60°C真空干燥3 10h，在保护气氛下在50(TC 1000°C，退火3 10小时，即制备得到基于石墨烯包覆橄榄石型磷酸铁锂复合材料。步骤⑴中氧化石墨烯与去离子水配制得到的氧化石墨烯溶液的浓度为1 !Mg/ ml，氧化石墨烯与有机溶剂配制得到的氧化石墨烯溶液的浓度为1 5mg/ml。步骤(1)中所述的有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、95%乙醇或无水乙醇。所述的铁盐为硫酸亚铁、硫酸铁、三氯化铁、氯化亚铁、硝酸铁、硝酸亚铁、醋酸铁、 醋酸亚铁、草酸铁、草酸亚铁、柠檬酸铁或硫酸亚铁二铵中的一种或几种任何比例的混合物，铁盐的浓度为0. 01 lmol/L。所述的磷酸盐选自磷酸二氢铵、磷酸氢二铵或磷酸铵中的一种或几种，磷酸盐的浓度为0. 01 lmol/L。所述的锂盐选自氢氧化锂、碳酸锂或磷酸锂中的一种或几种，锂盐的浓度为 0. 01 lmol/L。所述的还原剂选自抗坏血酸、胼或硼氢化钠中的一种或几种。所述的表面活性剂为聚乙二醇、聚乙烯醇或十六烷基三甲基溴化铵中的一种或几种。步骤中所述的保护气氛为氮气、氩气、氢气或者其中任何两者或三者按任何比例的混合气或惰性气体与还原气体的混合气氛。与现有技术相比，本专利技术优点在于在液相中原位合成橄榄石型结构磷酸铁锂/石墨烯复合材料，复合材料中磷酸铁锂是在石墨烯表面原位生长，不仅两者间可以实现均勻的混合，并且具有较好的结合力，大大降低了磷酸铁锂与石墨烯间的接触电阻，大大改善了材料本身的导电性能。附图说明图1为石墨烯包覆的磷酸铁锂复合材料的扫描电子显微镜(SEM)图谱；图2为石墨烯包覆的磷酸铁锂复合材料的X-射线衍射(XRD)图谱。具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。实施例1准确称量0. 175g氧化石墨烯，量取35ml N, N-ニ甲基甲酰胺溶液，配成浓度为 5mg/ml的氧化石墨烯有机溶液；称量1. 4g FeSO4 ·7Η20、0· 6g 85%的O-H3PO4溶液、3. 2g聚乙ニ醇和0. 12g抗坏血酸，一起溶解在IOmL去离子水中，然后加到氧化石墨烯有机溶液中， 获得混合溶液1 ；将0. 64g LiOH -H2O溶解到5mL去离子水中，并加入上述混合液1中，获得混合溶液2 ；把混合溶液2加入到高压釜中，在180°C下反应15h，并经过离心，洗涤，60°C真空干燥4h获得初级产品，将此初级产品在700°C高纯氩气保护下退火IOh得到复合材料。实施例2准确称量0. 105g氧化石墨烯，量取35ml去离子水，配成浓度为3mg/ml的氧化石墨烯水溶液；称量0. 7g FeSO4 · 7Η20、0· 3g 85%的O-H3PO4溶液、1. 6g聚乙ニ醇和0. 06g抗坏血酸一起溶解在IOmL去离子水中，然后加到氧化石墨烯有机溶液中，获得混合溶液1 ；将 0. 32g LiOH · H2O溶解到5mL去离子水中，并加入上述混合液1中，获得混合溶液2 ；把混合溶液2加入到高压釜中，在180°C下反应10h，并经过离心，洗涤，40°C真空干燥IOh获得初级产品，将此初级产品在1000°C高纯氩气保护下退火池得到复合材料。实施例3准确称量0.035g氧化石墨烯，称取35ml N, N-ニ甲基甲酰胺溶液，配成浓度为 lmg/ml的氧化石墨烯有机溶液；称量0. 35g FeS04 ·7Η20、0. 15g 85%的0-Η3Ρ04溶液、0. 8g 聚乙ニ醇和0. 03g抗坏血酸，一起溶解在IOmL去离子水中，然后加到氧化石墨烯有机溶液中，获得混合溶液1 ；将0. 16g LiOH · H20溶解到5mL去离子水中，并加入上述混合液1中， 获得混合溶液2 ；把混合溶液2加入到高压釜中，在18本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郭守武，庞瑞卿，吴海霞，周雪皎，杨永强，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：
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