CN106328941A - 一种磷酸铁锂/柔性石墨复合电池正极材料 - Google Patents

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许丁丁
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Abstract

本发明公开了一种磷酸铁锂/柔性石墨复合电池正极材料，属于锂离子电池正极材料技术领域。本发明所述材料包括磷酸铁锂/柔性石墨复合材料，柔性石墨均匀分散在复合材料的内部，可以提高正极材料的导电性，提高电池的倍率充放电性能。在电池充放电过程中磷酸铁锂材料晶体会发生体积变化，而柔性石墨可以随着磷酸铁锂材料的体积变化产生相应的形变，使柔性石墨与磷酸铁锂之间一直保持良好的接触，保持导电网络结构不出现破坏。本发明的正极材料导电性能好，可用于动力型电池。

Description

一种磷酸铁锂/柔性石墨复合电池正极材料
技术领域
本发明属于锂离子电池正极材料技术领域，特别涉及一种磷酸铁锂/柔性石墨复合电池正极材料。
背景技术
磷酸铁锂作为一种锂离子电池正极活性材料，因其具有价格便宜、环境友好、安全性高、循环性能好，在动力电池和储能电池领域有大量的应用。而磷酸铁锂为一种电子的不良导体限制的该材料的直接应用，通过包覆、掺杂等手段来改善其性能。传统的的方法采用无机碳颗粒或糖类热解时产生的碳实现对磷酸铁锂的碳包覆。对于添加无机碳颗粒的方法难以将磷酸铁锂表面做到很到的包覆，导电碳颗粒与磷酸铁锂材料形成点接触，为形成良好的导电容量，添加量较大。采用糖类热解时产生的碳的方法，生产的热解碳因热解温度低不能进行石墨化，导电率不高。
柔性石墨作用一种新型的片状材料，具有非常寻常的导电性能和导热性能。同时具备易分散，柔韧性好等特点。采用柔性石墨与磷酸铁锂复合可以极大地提高磷酸铁锂材料的导电性能，同时柔性石墨会随着磷酸铁锂在充放电过程中的体积变化产生相应的形变，使柔性石墨与磷酸铁锂之间一直保持良好的接触，保持导电网络结构不出现破坏。实现对磷酸铁锂材料性能的提升。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的缺点与不足，提供一种磷酸铁锂/柔性石墨复合电池正极材料，解决磷酸铁锂材料电导性能差的问题。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种磷酸铁锂/柔性石墨复合电池正极材料，该材料包括磷酸铁锂/柔性石墨复合材料，所述的柔性石墨均匀分散在复合材料的内部。
所述的磷酸铁锂/柔性石墨复合材料的第一优先方案，所述磷酸铁锂/柔性石墨复合材料中磷酸铁锂与柔性石墨的质量比为：100:1～100:10；
所述的磷酸铁锂/柔性石墨复合材料的第二优先方案，所述磷酸铁锂/柔性石墨复合材料中磷酸铁锂与柔性石墨的质量比为：100:2～100:8；
所述的磷酸铁锂/柔性石墨复合材料的第三优先方案，所述磷酸铁锂/柔性石墨复合材料中磷酸铁锂与柔性石墨的质量比为：100:3～100:5；
所述的磷酸铁锂/柔性石墨复合材料的第四优先方案，所述磷酸铁锂/柔性石墨复合材料中磷酸铁锂与柔性石墨的质量比为：100：4。
所述的柔性石墨采用片径为20μm～50μm。
上述的磷酸铁锂/柔性石墨复合材料的制备方法，包括以下方法：
在磷酸铁锂的原料混合阶段，加入柔性石墨粉，将柔性石墨粉与磷酸铁锂的合成原料进行充分混合。混合后的原料经过干燥、烧结等工序获得磷酸铁锂/柔性石墨复合材料。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
1.本发明的磷酸铁锂/柔性石墨复合材料中柔性石墨均匀分布在复合材料的内部，可以提供正极材料导电性能，提供电池的充放电倍率性能、放电容量及循环性能。放电比容量高达165.1mAh/g，3C倍率循环2000次容量率大于93％；
2.本发明的磷酸铁锂/柔性石墨复合材料在电池充放电过程中柔性石墨会随着磷酸铁锂的体积变化产生相应的形变，使柔性石墨与磷酸铁锂之间一直保持良好的接触，保持导电网络结构不出现破坏，实现对磷酸铁锂材料性能的提升。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
本发明提供了一种磷酸铁锂/柔性石墨复合电池正极材料，该材料包括磷酸铁锂/柔性石墨复合材料，所述的柔性石墨均匀分散在复合材料的内部。
所述磷酸铁锂/柔性石墨复合材料中磷酸铁锂与柔性石墨的质量比为100:1。
上述的磷酸铁锂/柔性石墨复合材料的制备方法，包括以下方法：
在磷酸铁锂的原料混合阶段，加入柔性石墨粉，将柔性石墨粉与磷酸铁锂的合成原料进行充分混合。混合后的原料经过干燥、烧结等工序获得磷酸铁锂/柔性石墨复合材料。
实施例2
本发明提供了一种磷酸铁锂/柔性石墨复合电池正极材料，该材料包括磷酸铁锂/柔性石墨复合材料，所述的柔性石墨均匀分散在复合材料的内部。
所述磷酸铁锂/柔性石墨复合材料中磷酸铁锂与柔性石墨的质量比为100:2。
上述的磷酸铁锂/柔性石墨复合材料的制备方法，包括以下方法：
在磷酸铁锂的原料混合阶段，加入柔性石墨粉，将柔性石墨粉与磷酸铁锂的合成原料进行充分混合。混合后的原料经过干燥、烧结等工序获得磷酸铁锂/柔性石墨复合材料。
实施例3
本发明提供了一种磷酸铁锂/柔性石墨复合电池正极材料，该材料包括磷酸铁锂/柔性石墨复合材料，所述的柔性石墨均匀分散在复合材料的内部。
所述磷酸铁锂/柔性石墨复合材料中磷酸铁锂与柔性石墨的质量比为100:3。
上述的磷酸铁锂/柔性石墨复合材料的制备方法，包括以下方法：
在磷酸铁锂的原料混合阶段，加入柔性石墨粉，将柔性石墨粉与磷酸铁锂的合成原料进行充分混合。混合后的原料经过干燥、烧结等工序获得磷酸铁锂/柔性石墨复合材料。
实施例4
本发明提供了一种磷酸铁锂/柔性石墨复合电池正极材料，该材料包括磷酸铁锂/柔性石墨复合材料，所述的柔性石墨均匀分散在复合材料的内部。
所述磷酸铁锂/柔性石墨复合材料中磷酸铁锂与柔性石墨的质量比为100:4。
上述的磷酸铁锂/柔性石墨复合材料的制备方法，包括以下方法：
在磷酸铁锂的原料混合阶段，加入柔性石墨粉，将柔性石墨粉与磷酸铁锂的合成原料进行充分混合。混合后的原料经过干燥、烧结等工序获得磷酸铁锂/柔性石墨复合材料。
实施例5
本发明提供了一种磷酸铁锂/柔性石墨复合电池正极材料，该材料包括磷酸铁锂/柔性石墨复合材料，所述的柔性石墨均匀分散在复合材料的内部。
所述磷酸铁锂/柔性石墨复合材料中磷酸铁锂与柔性石墨的质量比为100:5。
上述的磷酸铁锂/柔性石墨复合材料的制备方法，包括以下方法：
在磷酸铁锂的原料混合阶段，加入柔性石墨粉，将柔性石墨粉与磷酸铁锂的合成原料进行充分混合。混合后的原料经过干燥、烧结等工序获得磷酸铁锂/柔性石墨复合材料。
实施例6
本发明提供了一种磷酸铁锂/柔性石墨复合电池正极材料，该材料包括磷酸铁锂/柔性石墨复合材料，所述的柔性石墨均匀分散在复合材料的内部。
所述磷酸铁锂/柔性石墨复合材料中磷酸铁锂与柔性石墨的质量比为100:8。
上述的磷酸铁锂/柔性石墨复合材料的制备方法，包括以下方法：
在磷酸铁锂的原料混合阶段，加入柔性石墨粉，将柔性石墨粉与磷酸铁锂的合成原料进行充分混合。混合后的原料经过干燥、烧结等工序获得磷酸铁锂/柔性石墨复合材料。
实施例7
本发明提供了一种磷酸铁锂/柔性石墨复合电池正极材料，该材料包括磷酸铁锂/柔性石墨复合材料，所述的柔性石墨均匀分散在复合材料的内部。
所述磷酸铁锂/柔性石墨复合材料中磷酸铁锂与柔性石墨的质量比为100:10。
上述的磷酸铁锂/柔性石墨复合材料的制备方法，包括以下方法：
在磷酸铁锂的原料混合阶段，加入柔性石墨粉，将柔性石墨粉与磷酸铁锂的合成原料进行充分混合。混合后的原料经过干燥、烧结等工序获得磷酸铁锂/柔性石墨复合材料。
对比样1
市售碳包覆磷酸铁锂材料。含碳量1.5％。
对比样2
市售无机碳复合磷酸铁锂材料。含碳量6.4％。
采用7个实施例所得的材料和2个对比样的材料组装成2032扣式电池，在2.5～4.1V电压范围内测试放电容量，结果见表1所示，实施例中所得产品的放电比容量最高达165.1mAh/g。
采用7个实施例所得的材料和2个对比样的材料制作成18650电池，在2.5～3.6V电压范围内进行3C倍率2000次循环测试，并计算容量保持率，结果见表1所示，实施例中所得产品的容量保持率最高达93％。
表1
编号 放电比容量mAh/g 3C倍率2000次循环容量保持率
实施例1 163.2 90.1％
实施例2 162.9 91.4％
实施例3 165.1 93.0％
实施例4 164.7 92.5％
实施例5 163.2 92.9％
实施例6 161.1 91.7％
实施例7 159.8 92.7％
对比样1 163.7 84.2％
对比样2 155.6 80.2％
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种磷酸铁锂/柔性石墨复合电池正极材料，其特征在于：包括磷酸铁锂/柔性石墨复合材料，所述的柔性石墨均匀分散在复合材料的内部。
2.根据权利要求1所述的磷酸铁锂/柔性石墨复合电池正极材料，其特征在于：所述磷酸铁锂/柔性石墨复合材料中磷酸铁锂与柔性石墨的质量比为：100:1～100:1。
3.根据权利要求1所述的磷酸铁锂/柔性石墨复合电池正极材料，其特征在于：所述磷酸铁锂/柔性石墨复合材料中磷酸铁锂与柔性石墨的质量比为：100:2～100:8。
4.根据权利要求1所述的磷酸铁锂/柔性石墨复合电池正极材料，其特征在于：所述磷酸铁锂/柔性石墨复合材料中磷酸铁锂与柔性石墨的质量比为：100:3～100:5。
5.根据权利要求1所述的磷酸铁锂/柔性石墨复合电池正极材料，其特征在于：所述磷酸铁锂/柔性石墨复合材料中磷酸铁锂与柔性石墨的质量比为：100:4。
6.根据权利要求1所述的磷酸铁锂/柔性石墨复合电池正极材料，其特征在于：所述的柔性石墨采用片径为20μm～50μm。
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103227056A (zh) * 2013-04-17 2013-07-31 黑龙江大学 磷酸铁锂/膨胀石墨复合电极材料的制备方法及使用该材料的锂离子电容器的制备方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103227056A (zh) * 2013-04-17 2013-07-31 黑龙江大学 磷酸铁锂/膨胀石墨复合电极材料的制备方法及使用该材料的锂离子电容器的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘玉荣著: "《碳材料在超级电容器中的应用》", 31 January 2013 *

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