(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111478554.9 (22)申请日 2021.12.0 6 (71)申请人 湖北华烯新材 料有限公司 地址 433100 湖北省潜江经济开发区章 华 北路99号 (72)发明人 奉辉　 (74)专利代理 机构 南京智造力知识产权代理有 限公司 32382 代理人 陈佳佳 (51)Int.Cl. H01M 4/36(2006.01) H01M 4/58(2010.01) H01M 4/583(2010.01) H01M 4/62(2006.01) H01M 10/0525(2010.01) (54)发明名称 一种石墨烯基磷酸铁锂正极材料的制备方 法 (57)摘要 本发明公开了一种石墨烯基磷酸铁锂正极 材料的制备方法， 属于动力型锂离子电池的制造 技术领域。 本发明使用氧化石墨烯为石墨烯源， 在磷酸铁的制备过程中， 与制备磷酸铁的铁源溶 液混合均匀后， 与磷酸、 磷酸铵或磷酸二氢铵进 行共沉淀反应， 反应产物经洗涤、 过滤、 干燥， 然 后煅烧研磨后制成氧化石墨烯 ‑磷酸铁复合材 料； 将其作为磷酸铁锂正极材料生产的铁源， 与 碳酸锂、 葡萄糖于球磨中研磨分散均匀， 干燥后 制成磷酸铁锂的前驱体， 于250 ‑500℃， H2/Ar/N2 等还原性气氛下预烧结3 ‑6hr， 升温至600 ‑800℃ 继续烧结6 ‑12hr， 随炉冷却后得到石墨烯 基磷酸 铁锂正极材料。 本发明能够提高石墨烯在正极材 料中的分散性和均匀性， 克服制备正极材料过程 中， 石墨烯在水中不 易分散的缺 点。 权利要求书1页 说明书5页 附图4页 CN 114171729 A 2022.03.11 CN 114171729 A 1.一种石墨烯基磷酸铁锂正极材 料的制备 方法， 其特 征在于按照下述 步骤进行： (1)使用氧化石墨烯为石墨烯源， 在磷酸铁的制备过程中， 与制备磷酸铁的铁源溶液混 合均匀后， 与磷酸、 磷酸铵或磷酸二氢铵进行共沉淀反应， 反应产物经洗涤、 过滤、 干燥， 干 燥的方法可以是真空或闪蒸干燥， 然后煅烧研磨后制成氧化石墨烯 ‑磷酸铁复合材料， 其中 氧化石墨烯的加入的量 为磷酸铁的1 ‑15％； (2)以步骤(1)中的氧化石墨烯 ‑磷酸铁复合材料作为磷酸铁锂正极材料生产的铁源， 与碳酸锂、 葡萄糖于球磨中研磨分散均匀， 干燥后制成磷酸铁锂的前驱体， 于250 ‑500℃， H2/Ar/N2等还原性气氛下预烧结3 ‑6hr， 升温至600 ‑800℃继续烧结6 ‑12hr， 随炉冷却后得到 石墨烯基磷酸铁锂正极材 料。 2.根据权利要求1所述的一种石墨烯基磷酸铁锂正极材料的制备方法， 其特征在于其 中步骤(1)中制备磷酸铁的铁源溶 液是硝酸铁、 硫酸 亚铁或者 草酸亚铁。 3.根据权利要求1所述的一种石墨烯基磷酸铁锂正极材料的制备方法， 其特征在于其 中步骤(2)中氧化石墨烯 ‑磷酸铁复合材料、 碳酸锂的Fe:Li的摩尔比为1:0.98 ‑1.05， 葡萄 糖的加入量 为所制备磷酸铁锂质量的3 ‑20％。 4.根据权利要求1所述的一种石墨烯基磷酸铁锂正极材料的制备方法， 其特征在于上 述步骤(1)也可以使用氧化石墨烯为石墨烯源， 在 磷酸铁的制备过程中， 与除杂后的磷酸铁 混合均匀， 过滤、 干燥， 干燥的方法可以是真空或闪蒸干燥， 然后经煅烧研磨后制成氧化石 墨烯‑磷酸铁复合材 料， 其中氧化石墨烯的加入的量 为磷酸铁的1 ‑15％。 5.根据权利要求1所述的一种石墨烯基磷酸铁锂正极材料的制备方法， 其特征在于在 上述步骤(2)制备磷酸铁锂前驱体的过程中， 可同时加入抗坏血酸等还原剂， 促进氧化石墨 烯向石墨烯的转化， 提高石墨烯基磷酸铁锂的电化学性能； 抗坏血酸的加入量为所制备磷 酸铁锂质量的5 ‑10％。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114171729 A 2一种石墨烯基 磷酸铁锂正极材料的制备方 法 技术领域 [0001]本发明涉及 一种石墨烯基磷酸铁锂正极材料的制备方法， 用于动力型锂离子电池 的制造技 术领域。 背景技术 [0002]随着锂离子电池在实际应用中的扩大， 正极材料的性能直接决定了锂离子电池的 发展。 橄榄石结构的LiFePO4正极材料， 由于原料来源广泛， 价格低廉， 对环境友好， 具有较 高的比容量与电压平台逐渐成为锂离子电池正极材料的主角。 相比于其他正极材料， LiFePO4具有相对较高的安全性， 更适合作为 大型动力电池的电源 。 但是LiFePO4作为大型动 力离子电池材 料的应用， 仍然存在以下几个问题需要解决： [0003]1)LiFePO4的电子电导率(10‑9S/cm)偏低， 远小于LiCoO2(10‑3S/cm)与LiMnO2(10‑ 5S/cm)的电导 率， 严重影响锂离 子的扩散 。 [0004]2)在LiFePO4制备合成过程中， 容易发生Fe2+的氧化， 从而使有效活性物质质量减 小， 导致材料的不可逆容 量偏高， 循环性能差 。 [0005]3)工业化生产主要以固相法为主， 此方法的缺点是制备的材料粒径较大， 形貌不 均一， 不利于电解液的浸润和锂离 子的扩散 。 [0006]针对上述问题， 研究学者们做了大量的努力， 并取 得了不错的进展， 主要包括： [0007](1)表面改性 [0008]指在LiFeP O4晶体表面包覆良电子导体(碳、 金属、 金属氧化物、 导电高分子等)， 以 提升电子或离 子在晶体表面的传输， 从而改善材 料的电化学性能。 [0009](2)体相掺杂 [0010]掺杂主要是为了一方面减小材料的带隙宽度， 增强体相的电子导电性， 另一方面 是诱导晶格畸变， 改善锂离 子在晶格内的扩散 速率。 [0011]3)形貌优化 [0012]主要目的在于增加反应活性位点、 缩短锂离子传递距离以及增加材料振实密度 等， 包括： 减小粒径、 调控晶面及构建多孔结构等措施。 [0013]上述的改进措施， 在一定程度上改进了材料的性能， 而近期， 石墨烯作为先进的碳 材料， 由于其优越的电子导电性、 大 的比表面积以及特殊的二维结构而被认为是复合电极 材料的理想组分。 前期的研究工作表明， 利用石墨烯作为组成单元来设计具有特殊形貌和 微观结构的LiFePO4/石墨烯复合电极材料， 能有效改善材料的各项电化学性能。 但这些研 究仅限于使用石墨烯为原料， 在磷酸铁锂正极材料制备前驱体时加入， 无法解决石墨烯产 品生产固有的制备工艺复杂， 能耗高、 在前驱体中分散困难等问题。 发明内容 [0014]本发明提出了一种石墨烯基磷酸铁锂正极材 料的制备 方法， 按照下述 步骤进行： [0015](1)使用氧化石墨烯为石墨烯源， 在磷酸铁的制备过程中， 与制备磷酸铁的铁源溶说　明　书 1/5 页 3 CN 114171729 A 3