CN106517156B - 一种磷酸铁锂/石墨烯复合材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种石墨烯的制备方法。该方法主要包括将磨细后的镁粉与NaCl混合后置于陶瓷皿中，将四氯化碳液体加入另一陶瓷皿中，然后将两个装原料的陶瓷皿放入真空炉中，抽真空，使真空炉升温至500~550℃，四氯化碳与镁粉发生还原反应，将反应产物用稀盐酸溶解，抽滤，得到石墨烯。采用本发明的方法，方法简单，成本低，得到的石墨烯纯度高。

Description

一种磷酸铁锂/石墨烯复合材料的制备方法
技术领域
本发明涉及材料制备技术领域，尤其涉及一种石墨烯的制备方法。
背景技术
2004年，英国曼彻斯特大学的A.K.Geim等首次用机械剥离石墨的方法制备出石墨烯，随后，石墨烯作为一种新型的二维纳米碳质材料，备受人们的关注。由于其独特的结构和光电性质使其成为碳材料、纳米技术、凝聚态物理和功能材料等领域的研究热点。目前，石墨烯的主要制备方法有微机械剥离法、电化学法、外延生长法、化学气相沉积法、氧化还原法、液相剥离法等。
发明内容
本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种石墨烯的制备方法。
本发明所述的一种石墨烯的制备方法，方法如下：
将纯镁粉磨细至–200目颗粒占90％以上，将磨细后的镁粉与NaCl混合后置于陶瓷皿中，将四氯化碳液体加入另一陶瓷皿中，然后将两个装原料的陶瓷皿放入真空炉中，抽真空，使真空炉内大气压在10Pa以下，使真空炉升温至500~550℃，四氯化碳气化并与镁粉发生还原反应，反应时间为1-3h，将反应产物用盐酸溶解，抽滤，得到石墨烯。
优选的，镁粉与NaCl的质量比为1︰2-5。
优选的，镁粉与四氯化碳的质量比为1︰2.5-3.5。
优选的，抽真空，使真空炉内大气压在2Pa以下。
本发明所制备的石墨烯可用于制备磷酸铁锂/石墨烯复合材料，步骤如下：
（1）将废旧磷酸铁锂电池正极片放入乙酸乙酯和酒精的混合有机溶剂中浸泡，其中，乙酸乙酯和酒精的体积比为1～10︰1，浸泡时进行超声波处理，超声频率为50～60kHz，用搅拌器进行搅拌，搅拌速率为150～180r/min，浸泡时间为0.5～3h，过滤，于30～90℃干燥1～2h，得到正极材料；
（2）将步骤（1）过滤干燥得到的正极材料在行星球磨机中球磨0.5～10h，球磨机转速为50～1000r/min；
（3）将步骤（2）球磨后的正极材料与适量的碳酸锂一起放入焙烧炉中焙烧，焙烧温度为500～850℃，得到焙烧料，碳酸锂按满足焙烧料中Li、Fe和P的摩尔比为0.95～1.1︰0.9～1.1︰0.9～1.1的要求来添加；
（4）将步骤（3）得到的焙烧料放入0~50℃的水中进行淬火，然后于30～120℃干燥0.5～10h；
（5）将步骤（4）干燥后的物料与导电炭黑混合，在500～850℃，氮气保护下焙烧8～30h，得到磷酸铁锂材料，其中干燥后的物料与导电炭黑的质量比为1︰0.01~2；
（6）将纯镁粉磨细至–200目颗粒占90％以上，将磨细后的镁粉、NaCl与步骤（5）中焙烧后得到的磷酸铁锂材料混合后置于陶瓷皿中，将四氯化碳液体加入另一陶瓷皿中，然后将两个装原料的陶瓷皿放入真空炉中，抽真空，使真空炉内大气压在10Pa以下，使真空炉升温至500~550℃，四氯化碳气化并与镁粉发生还原反应，反应时间为1-3h，将反应产物用稀盐酸溶解，抽滤，得到磷酸铁锂/石墨烯复合材料。
本发明制备得到的石墨烯纯度高，方法简单，成本低。
本发明通过乙酸乙酯和酒精的混合有机溶剂来浸泡正极片并进行超声波处理，使得正极材料更利于分离。球磨后的正极材料添加一定量的碳酸锂一起进行焙烧，使得最终得到磷酸铁锂材料满足电池材料的要求。
具体实施方式
下面结合具体实例对本发明做出详细说明。
实施例1：
一种石墨烯的制备方法，方法如下：
将纯镁粉磨细至–200目颗粒占90％，将磨细后的镁粉与NaCl混合后置于陶瓷皿中，将四氯化碳液体加入另一陶瓷皿中，然后将两个装原料的陶瓷皿放入真空炉中，抽真空，使真空炉内大气压在5Pa，使真空炉升温至500℃，四氯化碳气化并与镁粉发生还原反应，反应时间为1h，将反应产物用盐酸溶解，抽滤，得到石墨烯；其中，镁粉与NaCl的质量比为1︰2，镁粉与四氯化碳的质量比为1︰2.5。
实施例2：
一种石墨烯的制备方法，方法如下：
将纯镁粉磨细至–200目颗粒占95％，将磨细后的镁粉与NaCl混合后置于陶瓷皿中，将四氯化碳液体加入另一陶瓷皿中，然后将两个装原料的陶瓷皿放入真空炉中，抽真空，使真空炉内大气压在2Pa，使真空炉升温至550℃，四氯化碳气化并与镁粉发生还原反应，反应时间为3h，将反应产物用盐酸溶解，抽滤，得到石墨烯；其中，镁粉与NaCl的质量比为1︰5，镁粉与四氯化碳的质量比为1︰3.5。
实施例3：
一种石墨烯的制备方法，方法如下：
将纯镁粉磨细至–200目颗粒占95％，将磨细后的镁粉与NaCl混合后置于陶瓷皿中，将四氯化碳液体加入另一陶瓷皿中，然后将两个装原料的陶瓷皿放入真空炉中，抽真空，使真空炉内大气压在1Pa，使真空炉升温至520℃，四氯化碳气化并与镁粉发生还原反应，反应时间为1.5h，将反应产物用盐酸溶解，抽滤，得到石墨烯；其中，镁粉与NaCl的质量比为1︰3，镁粉与四氯化碳的质量比为1︰3.2。
实施例4：
一种磷酸铁锂/石墨烯复合材料的制备方法，步骤如下：
（1）将废旧磷酸铁锂电池材料拆开，将正极片取出放入乙酸乙酯和酒精的混合有机溶剂中浸泡，其中，乙酸乙酯和酒精的体积比为1︰1，浸泡时进行超声波处理，超声频率为55kHz，用搅拌器进行搅拌，搅拌速率为160r/min，浸泡时间为2h，过滤，于85℃干燥1.5h，得到正极材料；
（2）将步骤（1）过滤干燥得到的正极材料在行星球磨机中球磨1.5h，球磨机转速为350r/min；
（3）将步骤（2）球磨后的正极材料与适量的碳酸锂一起放入焙烧炉中焙烧，焙烧温度为620℃，得到焙烧料，碳酸锂按满足焙烧料中Li、Fe和P的摩尔比为1︰1︰1的要求来添加；
（4）将步骤（3）得到的焙烧料放入2℃的冷水中进行淬火，然后于95℃干燥1h；
（5）将步骤（4）干燥后的物料与导电炭黑混合，在680℃，氮气保护下焙烧12h，得到磷酸铁锂材料，其中，干燥后的物料与导电炭黑的质量比为1︰1；
（6）将纯镁粉磨细至–200目颗粒占95％，将磨细后的镁粉、NaCl与步骤（5）中焙烧后得到的磷酸铁锂材料混合后置于陶瓷皿中，将四氯化碳液体加入另一陶瓷皿中，然后将两个装原料的陶瓷皿放入真空炉中，抽真空，使真空炉内大气压在1Pa以下，使真空炉升温至520℃，四氯化碳气化并与镁粉发生还原反应，反应时间为1.5h，将反应产物用稀盐酸溶解，抽滤，得到磷酸铁锂/石墨烯复合材料；其中，磷酸铁锂与NaCl的质量比为1:1，镁粉与NaCl的质量比为1︰3，镁粉与四氯化碳的质量比为1︰3.2。

Claims (1)

1.一种磷酸铁锂/石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤如下：
(1)将废旧磷酸铁锂电池正极片放入乙酸乙酯和酒精的混合有机溶剂中浸泡，其中，乙酸乙酯和酒精的体积比为1～10︰1，浸泡时进行超声波处理，超声频率为50～60kHz，用搅拌器进行搅拌，搅拌速率为150～180r/min，浸泡时间为0.5～3h，过滤，于30～90℃干燥1～2h，得到正极材料；
(2)将步骤(1)过滤干燥得到的正极材料在行星球磨机中球磨0.5～10h，球磨机转速为50～1000r/min；
(3)将步骤(2)球磨后的正极材料与适量的碳酸锂一起放入焙烧炉中焙烧，焙烧温度为500～850℃，得到焙烧料，碳酸锂按满足焙烧料中Li、Fe和P的摩尔比为0.95～1.1︰0.9～1.1︰0.9～1.1的要求来添加；
(4)将步骤(3)得到的焙烧料放入0～50℃的水中进行淬火，然后于30～120℃干燥0.5～10h；
(5)将步骤(4)干燥后的物料与导电炭黑混合，在500～850℃，氮气保护下焙烧8～30h，得到磷酸铁锂材料，其中干燥后的物料与导电炭黑的质量比为1︰0.01～2；
(6)将纯镁粉磨细至–200目颗粒占95％以上，将磨细后的镁粉、NaCl与步骤(5)中焙烧后得到的磷酸铁锂材料混合后置于陶瓷皿中，将四氯化碳液体加入另一陶瓷皿中，然后将两个装原料的陶瓷皿放入真空炉中，抽真空，使真空炉内大气压在1Pa以下，使真空炉升温至520℃，四氯化碳气化并与镁粉发生还原反应，反应时间为1.5h，将反应产物用稀盐酸溶解，抽滤，得到磷酸铁锂/石墨烯复合材料。
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