本發(fā)明涉及復合材料制備技術領域，尤其涉及一種LiFePO4/石墨烯復合材料的制備方法。
背景技術：
鋰離子電池具有電壓高、比能量高、無環(huán)境污染等特點，被廣泛應用于手機等便攜式電子設備。自石墨烯被成功制備以來，其片層具有柔性和可控性，能夠更有效地改善活性材料的電化學性能。石墨烯是一類具有應用前景的鋰離子電池材料。磷酸鐵鋰電池因其具有環(huán)境友好、價格低廉、熱穩(wěn)定性高等優(yōu)點，被廣泛應用于移動電話、電動汽車等領域。廢舊磷酸鐵鋰電池正極材料的回收方法主要有兩大類：一種以回收貴重金屬為目的的濕法浸出，另一種為再生磷酸鐵鋰正極材料。石墨烯適合作為包覆材料以增強磷酸鐵鋰導電性能和循環(huán)性能。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術的問題，提供了一種LiFePO4/石墨烯復合材料的制備方法。
本發(fā)明所述的一種LiFePO4/石墨烯復合材料的制備方法，其特征在于，將LiFePO4材料和石墨烯按照質量比8~100︰1混合，以N-甲基-2-吡咯烷酮為分散劑，行星球磨機球磨1～8h，然后30～130℃干燥1～10h，再在500～900℃，氮氣保護下焙燒8～30h，即得LiFePO4/石墨烯復合材料。
進一步，LiFePO4材料的制備步驟如下：
（1）將廢舊LiFePO4電池正極片放入乙酸乙酯和酒精的混合有機溶劑中浸泡，其中，乙酸乙酯和酒精的體積比為1～10︰1，浸泡時進行超聲波處理，超聲頻率為50～60kHz，用攪拌器進行攪拌，攪拌速率為150～180r/min，浸泡時間為0.5～3h，過濾，于30～90℃干燥1～2h，得到正極材料；
（2）將步驟（1）過濾干燥得到的正極材料在行星球磨機中球磨0.5～10h，球磨機轉速為50～1000r/min；
（3）將步驟（2）球磨后的正極材料與適量的碳酸鋰一起放入焙燒爐中焙燒，焙燒溫度為500～850℃，得到焙燒料，碳酸鋰按滿足焙燒料中Li、Fe和P的摩爾比為0.95～1.1︰0.9～1.1︰0.9～1.1的要求來添加；
（4）將步驟（3）得到的焙燒料放入0~50℃的水中進行淬火，然后于30～120℃干燥0.5～10h；
（5）將步驟（4）干燥后的物料與導電炭黑混合，在500～850℃，氮氣保護下焙燒8～30h，得到LiFePO4材料，其中干燥后的物料與導電炭黑的質量比為1︰0~2。
進一步，石墨烯的制備方法為：將純鎂粉磨細至–200目顆粒占90％以上，將磨細后的鎂粉與NaCl混合后置于陶瓷皿中，將四氯化碳液體加入另一陶瓷皿中，然后將兩個裝原料的陶瓷皿放入真空爐中，抽真空，使真空爐內大氣壓在10Pa以下，使真空爐升溫至500~580℃，四氯化碳氣化并與鎂粉發(fā)生還原反應，反應時間為1-3h，將反應產物用鹽酸溶解，抽濾，得到石墨烯。
進一步，步驟（1）中乙酸乙酯和酒精的體積比為1︰1。
進一步，鎂粉與NaCl的質量比為1︰2-5。
進一步，鎂粉與四氯化碳的質量比為1︰2.5-3.5。
進一步，抽真空，使真空爐內大氣壓在2Pa以下。
進一步，使真空爐升溫至560℃。
本發(fā)明通過乙酸乙酯和酒精的混合有機溶劑來浸泡正極片并進行超聲波處理，使得正極材料更利于分離。球磨后的正極材料添加一定量的碳酸鋰一起進行焙燒，使得最終得到LiFePO4材料滿足電池材料的要求。本發(fā)明制備得到的石墨烯純度高，方法簡單，成本低。本發(fā)明制備得到的LiFePO4/石墨烯復合材料方法簡單，成本低，得到的復合材料導電性能優(yōu)良。
具體實施方式
下面結合具體實例對本發(fā)明做出詳細說明。
實施例1：
一種LiFePO4/石墨烯復合材料的制備方法，步驟如下：
（1）將廢舊LiFePO4電池正極片放入乙酸乙酯和酒精的混合有機溶劑中浸泡，其中，乙酸乙酯和酒精的體積比為1︰1，浸泡時進行超聲波處理，超聲頻率為50kHz，用攪拌器進行攪拌，攪拌速率為150r/min，浸泡時間為0.5h，過濾，于30℃干燥1h，得到正極材料；
（2）將步驟（1）過濾干燥得到的正極材料在行星球磨機中球磨0.5h，球磨機轉速為50r/min；
（3）將步驟（2）球磨后的正極材料與適量的碳酸鋰一起放入焙燒爐中焙燒，焙燒溫度為500℃，得到焙燒料，碳酸鋰按滿足焙燒料中Li、Fe和P的摩爾比為0.95︰0.9︰0.9的要求來添加；
（4）將步驟（3）得到的焙燒料放入0℃的水中進行淬火，然后于30℃干燥0.5h；
（5）將步驟（4）干燥后的物料與導電炭黑混合，在500℃，氮氣保護下焙燒8h，得到LiFePO4材料，其中干燥后的物料與導電炭黑的質量比為1︰0.01；
（6）將純鎂粉磨細至–200目顆粒占90％，將磨細后的鎂粉與NaCl混合后置于陶瓷皿中，將四氯化碳液體加入另一陶瓷皿中，然后將兩個裝原料的陶瓷皿放入真空爐中，抽真空，使真空爐內大氣壓在5Pa，使真空爐升溫至500℃，四氯化碳氣化并與鎂粉發(fā)生還原反應，反應時間為1h，將反應產物用鹽酸溶解，抽濾，得到石墨烯；其中，鎂粉與NaCl的質量比為1︰2，鎂粉與四氯化碳的質量比為1︰2.5；
（7）將步驟（5）得到的LiFePO4材料和步驟（6）得到的石墨烯按照質量比8︰1混合，以N-甲基-2-吡咯烷酮為分散劑，行星球磨機球磨1h，然后30℃干燥1h，再在500℃，氮氣保護下焙燒8h，即得LiFePO4/石墨烯復合材料。
實施例2：
一種LiFePO4/石墨烯復合材料的制備方法，步驟如下：
（1）將廢舊LiFePO4電池正極片放入乙酸乙酯和酒精的混合有機溶劑中浸泡，其中，乙酸乙酯和酒精的體積比為10︰1，浸泡時進行超聲波處理，超聲頻率為60kHz，用攪拌器進行攪拌，攪拌速率為180r/min，浸泡時間為3h，過濾，于90℃干燥2h，得到正極材料；
（2）將步驟（1）過濾干燥得到的正極材料在行星球磨機中球磨10h，球磨機轉速為1000r/min；
（3）將步驟（2）球磨后的正極材料與適量的碳酸鋰一起放入焙燒爐中焙燒，焙燒溫度為850℃，得到焙燒料，碳酸鋰按滿足焙燒料中Li、Fe和P的摩爾比為1︰1︰1的要求來添加；
（4）將步驟（3）得到的焙燒料放入50℃的水中進行淬火，然后于120℃干燥10h；
（5）將步驟（4）干燥后的物料與導電炭黑混合，在850℃，氮氣保護下焙燒30h，得到LiFePO4材料，其中干燥后的物料與導電炭黑的質量比為1︰2；
（6）將純鎂粉磨細至–200目顆粒占95％，將磨細后的鎂粉與NaCl混合后置于陶瓷皿中，將四氯化碳液體加入另一陶瓷皿中，然后將兩個裝原料的陶瓷皿放入真空爐中，抽真空，使真空爐內大氣壓在2Pa，使真空爐升溫至550℃，四氯化碳氣化并與鎂粉發(fā)生還原反應，反應時間為3h，將反應產物用鹽酸溶解，抽濾，得到石墨烯；其中，鎂粉與NaCl的質量比為1︰5，鎂粉與四氯化碳的質量比為1︰3.5；
（7）將步驟（5）得到的LiFePO4材料和步驟（6）得到的石墨烯按照質量比100︰1混合，以N-甲基-2-吡咯烷酮為分散劑，行星球磨機球磨8h，然后125℃干燥10h，再在860℃，氮氣保護下焙燒30h，即得LiFePO4/石墨烯復合材料。
實施例3：
一種LiFePO4/石墨烯復合材料的制備方法，步驟如下：
（1）將廢舊LiFePO4電池正極片放入乙酸乙酯和酒精的混合有機溶劑中浸泡，其中，乙酸乙酯和酒精的體積比為5︰1，浸泡時進行超聲波處理，超聲頻率為55kHz，用攪拌器進行攪拌，攪拌速率為160r/min，浸泡時間為2h，過濾，于60℃干燥1.5h，得到正極材料；
（2）將步驟（1）過濾干燥得到的正極材料在行星球磨機中球磨5h，球磨機轉速為500r/min；
（3）將步驟（2）球磨后的正極材料與適量的碳酸鋰一起放入焙燒爐中焙燒，焙燒溫度為650℃，得到焙燒料，碳酸鋰按滿足焙燒料中Li、Fe和P的摩爾比為1︰1︰1的要求來添加；
（4）將步驟（3）得到的焙燒料放入20℃的水中進行淬火，然后于60℃干燥8h；
（5）將步驟（4）干燥后的物料與導電炭黑混合，在750℃，氮氣保護下焙燒10h，得到LiFePO4材料，其中干燥后的物料與導電炭黑的質量比為1︰0.5；
（6）將純鎂粉磨細至–200目顆粒占95％，將磨細后的鎂粉與NaCl混合后置于陶瓷皿中，將四氯化碳液體加入另一陶瓷皿中，然后將兩個裝原料的陶瓷皿放入真空爐中，抽真空，使真空爐內大氣壓在1Pa，使真空爐升溫至520℃，四氯化碳氣化并與鎂粉發(fā)生還原反應，反應時間為1.5h，將反應產物用鹽酸溶解，抽濾，得到石墨烯；其中，鎂粉與NaCl的質量比為1︰3，鎂粉與四氯化碳的質量比為1︰3.2；
（7）將步驟（5）得到的LiFePO4材料和步驟（6）得到的石墨烯按照質量比9︰1混合，以N-甲基-2-吡咯烷酮為分散劑，行星球磨機球磨3h，然后70℃干燥5h，再在650℃，氮氣保護下焙燒20h，即得LiFePO4/石墨烯復合材料。