[0005] 鉴于现有技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种三维片状钴酸锂的制备方法、锂离子电池正极、锂离子电池。本发明利用价格低廉原料制备得到三维还原氧化石墨烯为模板，通过水热、复合、煅烧，得到三维片状钴酸锂。本发明针对提高钴酸锂作为锂离子电池正极材料的广泛应用，提供了一种形貌均一、结晶性好、产率高、易扩大生产的制备方法。
[0006] 一种三维片状钴酸锂的制备方法，步骤包括：
[0007] A、将钴源和锂源溶解在去离子水中，搅拌均匀，得到浸泡液，然后将三维还原氧化石墨烯分散在浸泡液中制得混合液放置；
[0008] 所述骤A中钴源选自氯化钴、硝酸钴、乙酸钴、硫酸钴中的一种或几种，优选硝酸钴；钴盐在混合液中的浓度为0.05～0.80mol/L，优选为0.15～0.40mol/L；
[0009] 所述步骤A中锂源选自氯化锂、硫酸锂、硝酸锂、醋酸锂中的一种或几种，优选氯化锂；锂源中的锂离子在混合液中的浓度为0.05～0.80mol/L，优选为0.15～0.40mol/L；
[0010] 所述浸泡液中钴盐和锂离子的物质的量比为1:1；
[0011] 所述步骤A中三维还原氧化石墨烯在混合液中的浓度为0.1～6.0g/L，优选0.6～3.0g/L；
[0012] 所述骤A中放置的时间为1天以上，优选1-3天；
[0013] 所述骤A中放置时混合液的温度为3～80℃，优选10～30℃；
[0014] B、将放置后的混合液真空冷冻干燥至水分完全升华制得固体混合物；
[0015] 所述步骤B中真空冷冻干燥温度为-50～0℃，优选冷冻干燥温度为-50～-20℃；冷冻干燥时间为2天以上，优选冷冻干燥时间为2～4天；真空冷冻干燥的真空度<50Pa；
[0016] C、将固体混合物在160～300℃空气中预分解1～6小时得到反应前驱体，优选160～260℃预分解1～4小时；然后将反应前驱体在450～750℃空气中焙烧24～36小时得到三维片状钴酸锂，优选将反应前驱体在450～650℃焙烧24～30小时得到三维片状钴酸锂。
[0017] 所述步骤A中三维还原氧化石墨烯的制备方法是：
[0018] 将氧化石墨分散在水中制得氧化石墨悬混液，向悬混液中加入浓硫酸，并超声分散均匀制得混合液，然后将混合液放入反应釜中在160～260℃下反应18～24小时，优选190～220℃下反应20～24小时，洗涤得到三维还原氧化石墨烯；
[0019] 所述步氧化石墨烯通过改进Hummers法合成，具体步骤为：
[0020] 分别称取5.0g石墨和3.75g NaNO3放入1L的烧杯中，机械强力搅拌，缓慢加入150mL的浓硫酸，搅拌0.5小时，再缓慢加入20g的KMnO4，0.5小时加完，继续搅拌20小时后，由于反应物粘度增大，停止搅拌，得到浆糊状紫红色物质。放置5天后，分别缓慢加入500mL去离子水和30mLH2O2，此时溶液颜色变为较明显的亮黄色，待溶液充分反应后，离心、洗涤，得到氧化石墨；
[0021] 所述步混合液里氧化石墨烯的浓度为0.75～1.5g/L，优选1.0～1.25g/L；
[0022] 所述步混合液里硫酸的浓度为为1.2～2.5mol/L，优选1.7～1.9mol/L。
[0023] 一种三维片状钴酸锂，由三维片状钴酸锂的制备方法制得；
[0024] 一种锂离子电池正极，由三维片状钴酸锂制成。
[0025] 一种锂离子电池，由包括三维片状钴酸锂制成的锂离子电池正极制成。
[0026] 本发明是针对钴酸锂在锂离子电池应用中结构本身的不稳定性和放电容量远低于理论值等不足进行研究，设计合成一种三维片状钴酸锂。首先，Li+离子在钴酸锂中应有大的可逆插入量，对电极电位的依赖性小，即钴酸锂有较宽而稳定的工作平台，以保证有稳+定的输出电压。其次，三维片状钴酸锂具有较大的Li 离子扩散系数，以提高电池的充放电工作电流。最后，三维片状钴酸锂的结构稳定，Li+离子有好的脱、插可逆性，以提高充放电的库仑效率，使电极有较长的使用寿命。因此三维片状钴酸锂特殊的结构可以增加其的电化学性能。本文利用水热法合成三维还原氧化石墨烯为模板，将其浸泡在钴源和锂源的浸泡液中，经过低温冷冻干燥和后续煅烧得到三维片状钴酸锂，该材料应用于锂离子电池，具有高容量、循环寿命长、低成本以及易大规模生产等优异性能。结构和形貌[0027] 本发明主要创新点在于三维还原氧化石墨烯作为模板，通过低温冷冻干燥和后续煅烧，得到三维片状钴酸锂。
[0028] 本发明与现有技术相比具有以下优点：
[0029] (1)所制得三维片状钴酸锂，三维孔状结构促进钴酸锂与锂离子电解液充分接触，使得锂离子在钴酸锂中应有大的可逆插入量，对电极电位的依赖性小，锂离子有好的脱、插可逆性，以提高充放电的库仑效率，使电极有较长的使用寿命；
[0030] (2)所制得三维片状钴酸锂性能稳定，耐高温，三维孔状结构具有丰富的空隙为锂离子的快速传输提供通道，具有较大的锂离子扩散系数，有利于锂离子在表面的传递和抵达反应活性位点，从而提高钴酸锂的充放电工作电流；
[0031] (3)所制得三维片状钴酸锂的比表面积大和结构稳定，给充放电过程中的体积变化提供了空间，避免了体积膨胀导致的结构破碎，减少了电化学性能衰减；
[0032] (4)所制得三维片状钴酸锂用于锂离子电池，热稳定性好、绿色环保、较好的循环性能和安全性；
[0033] (5)实验步骤简单，对实验所用的仪器设备要求低，原料来源广泛，成本低，可进行批量生产。
