CN105514387A - 一种改性石墨烯包覆的锰酸锂电正极材料及其制备方法 - Google Patents

一种改性石墨烯包覆的锰酸锂电正极材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种改性石墨烯包覆的锰酸锂电正极材料及其制备方法。本改性石墨烯包覆的锰酸锂电正极材料按重量份计，由以下组分按照所示比例制备而成，氧化石墨烯30、锰酸锂60、45％的硝酸铁锂溶液25、鳞片石墨3、粘结材料3。本发明克服了锂离子电池因为保护板自放电而造成失效的缺陷，从而改善整个电池组的自放电，实现延长锂电池存放时间的目的，保证用户使用完用电器而不充电的情况下可以储存较长的时间。

Description

一种改性石墨烯包覆的锰酸锂电正极材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种改性石墨烯包覆的锰酸锂电正极材料及其制备方法。
背景技术
锂离子电池自商业化以来，锂离子电池所用的正极材料大多为锰酸锂、锰酸锂或三元材料等，其组分主要是活性材料加导电剂再加粘结剂，所述活性材料为锰酸锂、锰酸锂或三元等；负极材料大多采用石墨为活性物质，再添加一些导电剂和粘结剂；其优点是容量较高，循环寿命长，但是锰资源匮乏、价格昂贵且具有毒性，因此寻求价格优廉、性能可靠、环境友好的正极材料成为锂离子电池的重要研究方向。以锰酸锂为代表的尖晶石型正极材料和三元材料层状氧化物在过去十年中得到广泛研究，但是由于其各自存在的缺陷制约了他们的发展前景。另外，正负极材料组成的体系有个共同的特点就是放电后期，尤其是在放电结束时，电压下降非常快，也就是在这个电压区间里面，锂离子电池的容量几乎没有了。
发明内容
本发明要解决的技术问题是如何克服现有技术的上述缺陷，提供一种改性石墨烯包覆的锰酸锂电正极材料及其制备方法。
为解决上述技术问题，本改性石墨烯包覆的锰酸锂电正极材料按重量份计，由以下组分按照所示比例制备而成，氧化石墨烯30、锰酸锂60、45％的硝酸铁锂溶液25、鳞片石墨3、粘结材料3。
本改性石墨烯包覆的锰酸锂电正极材料制备方法包括以下步骤：
(1)取石墨与硝酸钠，以质量比2:1比例，置于一定量冰浴的浓硫酸中，搅拌下加入3倍于所述石墨质量的高锰酸钾，混合均匀，控制温度低于20℃搅拌1h左右，然后升高温度至32～38℃反应2h，缓慢滴加定量去离子水，充分搅拌均匀，待体系温度下降时加入双氧水终止反应，抽虑、洗涤、干燥；加热搅拌的过程中，加入一定量已分散均匀的碳纳米管乙二醇浆液，再继续搅拌2h；制得氧化石墨烯；
(2)将氧化石墨烯分散在体积比为3:1的水和丙酮的混合溶剂、水或氯仿中，超声或者搅拌，使其完全均匀地分散；
(3)将活性材料、功能性材料、导电材料、粘结材料的加入混合溶液中，再次超声或者搅拌，加入或不加掺杂酸，整个混合溶液体系呈酸性，其pH值介于2～4之间；
(4)在冰水浴和惰性气氛保护下，加入过硫酸铵水溶液或FeCl3的氯仿溶液，恒温下搅拌反应24h，然后将反应产物离心分离，洗涤，放入60℃的真空干燥箱中烘干，研磨至粉末。
本发明一种改性石墨烯包覆的锰酸锂电正极材料制备方法方法简单，成本低廉，克服了锂离子电池因为保护板自放电而造成失效的缺陷，从而改善整个电池组的自放电，实现延长锂电池存放时间的目的，保证用户使用完用电器而不充电的情况下可以储存较长的时间。
具体实施方式
本改性石墨烯包覆的锰酸锂电正极材料按重量份计，由以下组分按照所示比例制备而成，氧化石墨烯30、锰酸锂60、45％的硝酸铁锂溶液25、鳞片石墨3、粘结材料3。
本改性石墨烯包覆的锰酸锂电正极材料制备方法包括以下步骤：
(1)取石墨与硝酸钠，以质量比2:1比例，置于一定量冰浴的浓硫酸中，搅拌下加入3倍于所述石墨质量的高锰酸钾，混合均匀，控制温度低于20℃搅拌1h左右，然后升高温度至32～38℃反应2h，缓慢滴加定量去离子水，充分搅拌均匀，待体系温度下降时加入双氧水终止反应，抽虑、洗涤、干燥；加热搅拌的过程中，加入一定量已分散均匀的碳纳米管乙二醇浆液，再继续搅拌2h；制得氧化石墨烯；
(2)将氧化石墨烯分散在体积比为3:1的水和丙酮的混合溶剂、水或氯仿中，超声或者搅拌，使其完全均匀地分散；
(3)将活性材料、功能性材料、导电材料、粘结材料的加入混合溶液中，再次超声或者搅拌，加入或不加掺杂酸，整个混合溶液体系呈酸性，其pH值介于2～4之间；
(4)在冰水浴和惰性气氛保护下，加入过硫酸铵水溶液或FeCl3的氯仿溶液，恒温下搅拌反应24h，然后将反应产物离心分离，洗涤，放入60℃的真空干燥箱中烘干，研磨至粉末。
本发明包括但不限于上述实施方式，任何符合本权利要求书描述的产品，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种改性石墨烯包覆的锰酸锂电正极材料，其特征是：按重量份计，该改性石墨烯包覆的锰酸锂电正极材料由以下组分按照所示比例制备而成，氧化石墨烯30、锰酸锂60、45％的硝酸铁锂溶液25、鳞片石墨3、粘结材料3。
2.一种改性石墨烯包覆的锰酸锂电正极材料制备方法，其特征是：所述改性石墨烯包覆的锰酸锂电正极材料为权利要求1所述的改性石墨烯包覆的锰酸锂电正极材料，其制备方法包括以下步骤：
(1)取石墨与硝酸钠，以质量比2:1比例，置于一定量冰浴的浓硫酸中，搅拌下加入3倍于所述石墨质量的高锰酸钾，混合均匀，控制温度低于20℃搅拌1h左右，然后升高温度至32～38℃反应2h，缓慢滴加定量去离子水，充分搅拌均匀，待体系温度下降时加入双氧水终止反应，抽虑、洗涤、干燥；加热搅拌的过程中，加入一定量已分散均匀的碳纳米管乙二醇浆液，再继续搅拌2h；制得氧化石墨烯；
(2)将氧化石墨烯分散在体积比为3:1的水和丙酮的混合溶剂、水或氯仿中，超声或者搅拌，使其完全均匀地分散；
(3)将活性材料、功能性材料、导电材料、粘结材料的加入混合溶液中，再次超声或者搅拌，加入或不加掺杂酸，整个混合溶液体系呈酸性，其pH值介于2～4之间；
(4)在冰水浴和惰性气氛保护下，加入过硫酸铵水溶液或FeCl3的氯仿溶液，恒温下搅拌反应24h，然后将反应产物离心分离，洗涤，放入60℃的真空干燥箱中烘干，研磨至粉末。
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