(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 202111575254.2 (22)申请日 2021.12.21 (71)申请人 广东微电新能源 有限公司 地址 516006 广东省惠州市仲恺高新区东 江高新科技产业园东兴片区兴举西路 4号 (72)发明人 王潇晗　蔡伟平　范鑫铭　黄培英　 骆伟光　陈志勇　 (74)专利代理 机构 广州市华学知识产权代理有 限公司 4 4245 专利代理师 张秋弟 (51)Int.Cl. H01M 4/62(2006.01) H01M 4/36(2006.01) H01M 4/58(2010.01)H01M 10/0525(2010.01) B82Y 30/00(2011.01) B82Y 40/00(2011.01) (54)发明名称 石墨烯改性-碳包覆磷酸铁锂 材料及其制备 方法、 固态锂离 子电池 (57)摘要 本发明涉及锂电池领域， 公开了一种石墨烯 改性‑碳包覆磷酸铁锂材料及其制备方法、 固态 锂离子电池， 该制备方法， 包括以下步骤： 将磷酸 根原料、 铁盐和锂源溶解于醇溶液中， 再添加模 板剂、 碳源和抗氧化剂， 再加入氧化石墨烯进行 超声分散， 再倒入反应釜中进行水热合成， 得到 固相材料； 再将固相材料置于真空烘箱中进行干 燥， 然后置于马弗炉中进行高温煅烧后， 得到石 墨烯改性 ‑碳包覆磷 酸铁锂材料。 这种G/LFP/C 材 料应用于固态电池中， 能够帮助电子和锂离子的 运输， 降低界面阻抗， 从而使采用G/LFP/C 材料制 成的固态电池能够具有优秀的倍率性能、 电化学 储锂性能和循环性能。 权利要求书1页 说明书6页 CN 114497556 A 2022.05.13 CN 114497556 A 1.一种石墨烯改性 ‑碳包覆磷酸铁锂材 料的制备 方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S100， 将磷酸根原料、 铁盐和锂源按照l:3:(l～1.05)的摩尔比溶解于醇溶液中， 得到 第一混合液； 将所述第一混合液的pH值调节为6.8～7.2， 得到第二混合液； S200， 将模板剂、 碳源和抗氧化剂添加至所述第二混合液中， 搅拌溶解后得到第三混合 液， 其中所述模板剂、 所述碳源和所述抗氧化剂分别占所述第二混合液的质量百分比为 1～ 2％、 0.2～0.5％和1～ 2％； S300， 将氧化石 墨烯加入所述第三混合液中进行超声分散后， 得到第四混合液， 其中所 述氧化石墨烯占所述第三混合液的质量百分比为0.5～1％； 再将所述第四混合液倒入反应 釜中进行水热合 成后， 得到固相材料； 再将所述固相材料置于 真空烘箱中进行干燥， 然后置 于马弗炉中进行高温煅烧后， 得到石墨烯改性 ‑碳包覆磷酸铁锂材 料。 2.根据权利要求1所述的石墨烯改性 ‑碳包覆磷酸铁锂材料的制备方法， 其特征在于， 在步骤S100中， 所述磷酸根原料为H3PO4和(NH4)H2PO4中的一种， 所述铁盐为FeSO4.7H2O和 FeCl2中的一种， 所述锂 源为LiOH·H2O和Li2CO3中的一种。 3.根据权利要求1所述的石墨烯改性 ‑碳包覆磷酸铁锂材料的制备方法， 其特征在于， 在步骤S100中， 所述醇溶液为乙二醇或 乙醇， 用于调节所述第一混合液的pH值的溶液为盐 酸或硝酸。 4.根据权利要求1所述的石墨烯改性 ‑碳包覆磷酸铁锂材料的制备方法， 其特征在于， 在步骤S200中， 所述模板剂为聚乙烯吡咯烷酮、 聚乙二醇和 十六烷基三甲基溴化铵中的一 种， 所述碳源为蔗糖、 葡萄糖、 聚多巴胺和间苯二酚 ‑甲醛树脂中的一种， 所述抗氧化剂为抗 坏血酸、 叔 丁基‑4‑羟基苯甲醚、 抗氧剂264和丙二醇中的一种。 5.根据权利要求1所述的石墨烯改性 ‑碳包覆磷酸铁锂材料的制备方法， 其特征在于， 在步骤S3 00中， 所述超声分散的时间为1～3 h。 6.根据权利要求1所述的石墨烯改性 ‑碳包覆磷酸铁锂材料的制备方法， 其特征在于， 在步骤S300中， 所述水热合 成操作具体包括将所述第四混合液置于惰性气氛中以150～300 ℃的温度保持15～ 25h。 7.根据权利要求1所述的石墨烯改性 ‑碳包覆磷酸铁锂材料的制备方法， 其特征在于， 在步骤S3 00中， 所述干燥的温度为5 0～80℃， 其时间为8～15 h。 8.根据权利要求1所述的石墨烯改性 ‑碳包覆磷酸铁锂材料的制备方法， 其特征在于， 在步骤S3 00中， 所述高温煅烧的温度为6 00～800℃， 其时间为3～8h 。 9.一种石墨烯改性 ‑碳包覆磷酸铁锂材料， 其特征在于， 由如权利要求1～8中任意一项 所述石墨烯改性 ‑碳包覆磷酸铁锂材 料的制备 方法制备 得到。 10.一种固态锂离子电池， 其特征在于， 包括由权利要求9所述的石墨烯改性 ‑碳包覆磷 酸铁锂材 料制备的正极材 料。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114497556 A 2石墨烯改性 ‑碳包覆磷酸铁锂材料及其制备方 法、 固态锂离 子 电池 技术领域 [0001]本发明涉及锂电池领域， 特别是涉及一种石墨烯改性 ‑碳包覆磷酸铁锂材料及其 制备方法、 固态锂离 子电池。 背景技术 [0002]磷酸铁锂(LiFePO4)正极材料的理论比容量为170mA/g， 电压平台为3.7V， 在全充 电状态下具有良好的热稳定性、 较小的吸湿性和优良的充放电循环性能， 因此成为现今动 力、 储能锂离 子电池领域研究和生产开发的重点。 [0003]但是， 首先， 由于LiFePO4正极材料本身结构的限制， 其本身就会导致以LiFePO4为 正极材料 的锂离子电池存在导电率差、 锂离子扩散速率慢、 在低温条件下充放电性能较差 等问题。 其次， 固态锂离子电池作为锂离子电池新的研发方向， 其主要 是采用电解质膜替换 液态电池中的电解液和隔膜， 虽然这种方法避免了液态的溶剂给电池带来的安全隐患， 但 采用固态的电解质也给电池带来了界面的问题， 导致固态电池的电化学性能更是大幅下 降。 这些问题都制约着L iFePO4正极材料在固态锂离 子电池中大规模应用。 发明内容 [0004]本发明的目的是克服现有技术中的不足之处， 一方面提供一种石墨烯改性 ‑碳包 覆磷酸铁锂材料的制备方法， 能够降低磷酸铁锂材料的粒径、 比表 面积和导电性能， 从而提 高以该磷酸铁锂材 料制备的电池的电化学性能。 [0005]本发明另一方面提供一种由上述制备方法制备得到的石墨烯改性 ‑碳包覆磷酸铁 锂材料。 [0006]本发明另一方面提供一种包括由上述石墨烯改性 ‑碳包覆磷酸铁锂材料制备的正 极材料的固态锂离 子电池。 [0007]本发明的目的是通过以下技 术方案来实现的： [0008]本发明一方面提供一种石墨烯改性 ‑碳包覆磷酸铁锂材料的制 备方法， 包括以下 步骤： [0009]S100， 将磷酸根原料、 铁盐和锂源按照l:3:(l～1.05)的摩尔比溶解于醇溶液中， 得到第一混合液； 将所述第一混合液的pH值调节为6.8～7.2， 得到第二混合液。 [0010]在其中的一种实施方式， 在步骤S100中， 所述磷 酸根原料为H3PO4和(NH4)H2PO4中的 一种， 所述铁盐为F eSO4.7H2O和FeCl2中的一种， 所述锂 源为LiOH·H2O和Li2CO3中的一种。 [0011]在其中的一种实施方式， 在步骤S100中， 所述醇溶液为乙二醇或乙醇， 用于调节所 述第一混合液的pH值的溶 液为盐酸或硝酸。 [0012]S200， 将模板剂、 碳源和抗氧化剂添加至所述第二混合液中， 搅拌溶解后得到第三 混合液， 其中所述模板剂、 所述碳源和所述抗氧化剂分别占所述第二混合液 的质量百分比 为1～2％、 0.2～0.5％和1～ 2％。说　明　书 1/6 页 3 CN 114497556 A 3