(19)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 202111553931.0 (22)申请日 2021.12.17 (71)申请人 杭州华宏通信设备有限公司 地址 311401 浙江省杭州市富阳区东洲街 道东洲工业功能 区七号路17号 (72)发明人 谭建华　华一峰　吴家甫　吴永明　 (74)专利代理 机构 杭州杭诚专利事务所有限公 司 33109 专利代理师 尉伟敏 (51)Int.Cl. C01B 32/184(2017.01) C01B 25/45(2006.01) H01M 4/58(2010.01) H01M 4/62(2006.01) H01M 10/0525(2010.01) (54)发明名称 一种石墨烯改性磷酸铁锂正极材料的制备 方法 (57)摘要 本发明涉及锂离子电池 材料领域， 公开了一 种石墨烯改性磷酸铁锂正极材料的制备方法， 包 括以下步骤： （1） 通过铝/酸体系还原氧化石墨 烯， 制备还原氧化石墨烯 ‑铝复合体； （2） 将铁源、 磷源、 锂源与还原氧化石墨烯 ‑铝复合体反应； （3） 干燥后高温烧结， 得到石墨烯改性磷酸铁锂 正极材料。 利用铝/酸体系和高温两步还原氧化 石墨烯， 利用还原氧化石墨烯的优良结构和电导 率在增强得到的磷酸铁锂正极材料的电导率和 溶剂浸润特性， 同时引入铝离子进一步提高电导 率， 使得磷酸铁锂正极材料在工作过程中具有更 小的内阻和更高的工作效率， 可以提供更高的充 放电比容 量和更长的循环寿 命。 权利要求书1页 说明书6页 CN 114538421 A 2022.05.27 CN 114538421 A 1.一种石墨烯改性磷酸铁锂正极材 料的制备 方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： （1） 将氧化石墨烯溶于水中， 超声分散1~4h， 配成质量分数0.5~1%的溶液， 再加入质量 分数为30~35%的HCl溶液， 氧化石墨烯溶液与HCl溶液的体积比为3~5:1， 再加入 氧化石墨烯 质量4~6倍的铝粉， 反应3 0~60min， 制得还原氧化石墨烯 ‑铝溶液； （2） 在还原氧化石 墨烯‑铝溶液中加入铁源、 磷源、 锂源， 铁源、 磷源、 锂源总质量与混合 溶液质量之比为(0.5~2):1， 混合均匀， 升温至 60~80℃后反应2~4h； （3） 在120~180℃下干燥12~18h， 在600~900℃下高温烧结8~12h， 得到石墨烯改性磷酸 铁锂正极材 料。 2.根据权利要求1所述的一种 石墨烯改性磷酸铁锂正极材料的制备方法， 其特征在于， 所述步骤 （1） 的超声频率 为30~100kHz。 3.根据权利要求1所述的一种 石墨烯改性磷酸铁锂正极材料的制备方法， 其特征在于， 所述步骤 （1） 中还加入表面活性剂， 表面活性剂的添加量 为0.01~0.3g/L。 4.根据权利要求3所述的一种 石墨烯改性磷酸铁锂正极材料的制备方法， 其特征在于， 所述表面活性剂为十二 烷基硫酸钠、 十二 烷基硫酸镁、 十二 烷基硫酸锂中的一种或其组合。 5.根据权利要求1所述的一种 石墨烯改性磷酸铁锂正极材料的制备方法， 其特征在于， 所述步骤 （2） 中铁源为铁粉、 草酸亚铁、 硫酸亚铁、 硝酸亚铁中的一种； 磷源为磷酸、 磷酸二 氢铵中的一种； 锂 源为碳酸锂、 醋酸锂、 氢 氧化锂中的一种。 6.根据权利要求1所述的一种 石墨烯改性磷酸铁锂正极材料的制备方法， 其特征在于， 所述步骤 （2） 中铁源、 磷源、 锂源的物质的量之比为(0.95~1.05):(0.9~1.1): (0.95~ 1.05)。 7.根据权利要求1所述的一种 石墨烯改性磷酸铁锂正极材料的制备方法， 其特征在于， 所述步骤 （2） 中还加入质量分数为0.1~0.5%的还原性酸， 所述还原性酸为抗坏血酸、 柠檬 酸、 丁二酸、 酒石酸中的一种。 8.根据权利要求1所述的一种 石墨烯改性磷酸铁锂正极材料的制备方法， 其特征在于， 所述步骤 （4） 中干燥、 高温烧结均在氮气氛围下进行。 9.根据权利要求1所述的一种 石墨烯改性磷酸铁锂正极材料的制备方法， 其特征在于， 所述步骤 （4） 中干燥、 高温烧结的升温速率 为4~10℃/min。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114538421 A 2一种石墨烯改性磷酸铁锂正极材料的制备方 法 技术领域 [0001]本发明涉及锂离子电池材料领域， 尤其涉及一种石墨烯改性磷酸铁锂正极材料的 制备方法。 背景技术 [0002]随着科学技术的发展， 锂电池具有放电电压稳定， 工作温度范围宽， 自放电率低， 循环充放电、 储存寿命长等优点， 已经逐渐成为了主流， 具有广阔的应用范围。 锂电池正极 材料是其中的重要组件， 目前常用的正极材料包括LCo(钴酸锂)、 LMO(锰酸锂)、 NCM(三元 系)、 NCA(二元系)、 LFP(磷酸铁锂)等。 磷酸铁锂材料原料来源丰富、 环境友好、 具有很高的 安全性能和热稳定性、 循环性能好， 发展十 分迅速。 目前磷酸铁锂正极材料的主要问题是离 子扩散系数低、 电子导电率低。 [0003]目前常用的提高磷酸铁锂材料电导率的方法是向其中引入铝或碳源， 中国专利公 开号CN106898760A公开了一种磷酸铁锂锂电池正极材料， 包括掺杂有质量百分比为0.1％ 的钛、 质量百分比为0.2％的镁和质量百分比为0.1％的银的改性磷酸铁锂， 混合均匀得正 极活性物质， 提高了磷酸铁锂锂电池正极材料 的导电性能和振实密度， 从而提高电池的发 电电压的稳定性， 延长电池的使用寿命。 中国专利公开号CN109301195A公开了一种高电导 率磷酸铁锂材料及其制备方法， 将磷酸铁锂与石墨烯浆料、 气相生长碳纤维VGCF或碳纳米 管、 含有贵金属的前躯体高温烧结获得高电导率磷酸铁锂材料。 综合利用了石墨烯的高导 电性、 碳纤维的桥架作用和 贵金属的极高导电能力， 从而大幅度提高磷酸铁锂电池体系的 高倍率放电性能。 但是， 这些改性方法中石墨烯的分散性一般， 容易在包覆过程中发生沉 积， 影响石墨烯与磷酸铁锂的作用效果。 发明内容 [0004]本发明是为了克服现有技术中磷酸铁锂正极材料电导率低、 常规石墨烯改性分散 性差的问题， 提供一种石墨烯改性磷酸铁锂正极材料 的制备方法， 利用氧化还原氧化石墨 烯‑铝复合体和还原氧化石墨烯 ‑铝复合体的共同改性提高石墨烯的分散性能和铝利用效 率， 增强磷酸铁锂正极材 料的电导 率和使用寿命。 [0005]为了实现上述目的， 本发明采用以下技 术方案： 一种石墨烯改性磷酸铁锂正极材 料的制备 方法， 包括以下步骤： (1)将氧化石墨烯 溶于水中， 超声 分散1～4h， 配成质量分数0.5～1％的溶液， 再加 入质量分数为30～35％的HCl溶液， 氧化石墨烯溶液与HCl溶液的体积比为3～5:1， 再加入 氧化石墨烯质量 4～6倍的铝粉， 反应3 0～60min， 制得还原氧化石墨烯 ‑铝溶液； (2)在还原氧化石墨烯 ‑铝溶液中加入铁源、 磷源、 锂源， 铁源、 磷源、 锂源总质量与 混合溶液质量之比为(0.5～ 2):1， 混合均匀， 升温至 60～80℃后反应2 ～4h； (3)在120～180℃下干燥12～18h， 在600～900℃下高温烧结8～12h， 得到石墨烯 改性磷酸铁锂正极材 料。说　明　书 1/6 页 3 CN 114538421 A 3