碳包覆磷酸铁锂的制备方法.pdf

(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CN109216664A(43)申请公布日2019.01.15(21)申请号201710531494.X(22)申请日2017.07.03(71)申请人中航信诺（营口）高新技术有限公司地址115000辽宁省营口市鲅鱼圈区沙河大街77号(72)发明人王强马忠贺桂礼伟秦尚伟(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/583(2010.01)H01M4/62(2006.01)H01M10/0525(2010.01)C01B25/37(2006.01)C01B25/26(2006.01)C01B25/45(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图5页(54)发明名称碳包覆磷酸铁锂的制备方法(57)摘要本发明涉及碳包覆磷酸铁锂的制备方法，磷酸铁锂固体中加入多巴胺、丙烯腈中的一种或多种，并充分混合均匀，在350~750℃的惰性气氛炉中恒温焙烧，得到最终产品碳包覆磷酸铁锂。丙烯腈、多巴胺作为碳源在制备磷酸铁锂的热处理过程中作为碳源石墨化。本发明所制备的碳包覆磷酸铁锂具有超薄碳层，壳核结构高，石墨化程度高，这对材料的放电比容量，电子导电率等都有很好改善作用。CN109216664ACN109216664A权利要求书1/1页1.碳包覆磷酸铁锂的制备方法，主要包括如下工艺步骤：（1）制备磷酸铁锂固体；（2）磷酸铁锂固体中加入多巴胺、丙烯腈中的任意一种或多种，并充分混合均匀，多巴胺、丙烯腈总质量与磷酸铁锂的前驱体固体的重量比值为10~15wt%；（3）如果磷酸铁锂前驱体固体中仅加入多巴胺，则在550~700℃的惰性气氛炉中恒温焙烧3~6h；如果磷酸铁锂的前驱体固体中加入了丙烯腈，则先于惰性气氛炉中热处理，即300~450℃恒温3~5h，再在700~800℃高温下焙烧4~8h；（4）得到最终产品为碳包覆磷酸铁锂。2.根据权利要求1所述的碳包覆磷酸铁锂的制备方法，其特征在于：磷酸铁锂的前驱体固体的制备方法为：将氢氧化锂与磷酸按质量摩尔比为Li：P=（2.5~3）：1进行混合反应，待反应完后，加入氢氧化锂溶液，使混合液的PH值达到11~13；再向混合液中加入硫酸亚铁，摩尔比为Fe：P=1：1；反应完成后，经过滤、洗涤、干燥，即为磷酸铁锂LiFePO4前躯体。3.根据权利要求2所述的碳包覆磷酸铁锂的制备方法，其特征在于：加入硫酸亚铁的混合液在150~220℃的温度下恒温1~12h。4.根据权利要求1~3任意一项所述的碳包覆磷酸铁锂的制备方法，其特征在于：利用湿法所得的磷酸铁锂固体焙烧前在80~120℃下干燥，至磷酸铁锂固体中水分质量含量不超过10%。5.根据权利要求1所述的碳包覆磷酸铁锂的制备方法，其特征在于：磷酸铁锂固体的制备方法为：以FeC2O4·2H2O，Li2CO3和NH4H2PO4为原料，按照1:0.51:1摩尔量混合，并球磨反应。6.根据权利要求1所述的碳包覆磷酸铁锂的制备方法，其特征在于：步骤（2）中磷酸铁锂的前驱体固体中加入多巴胺、丙烯腈中的一种或多种的混合方式包括：磷酸铁锂固体与多巴胺溶液搅拌至混合均匀；磷酸铁锂固体与多巴胺溶液超声波振荡混合；磷酸铁锂固体与丙烯腈加入PEG助溶剂后超声波振荡混合或者球磨混合。7.根据权利要求5或6所述的碳包覆磷酸铁锂的制备方法，其特征在于：球磨速率为350~550r/min，球磨时间为6~10h，球与物料质量比不低于15~30：1。2CN109216664A说明书1/5页碳包覆磷酸铁锂的制备方法技术领域[0001]本发明涉及锂离子二次电池正极材料制备生产技术领域，具体地说涉及一种高性能碳包覆磷酸铁锂的制备方法。背景技术[0002]随着全世界石油资源的不断减少和汽车尾气对环境污染的日益严重，混合电动车(HEV)和电动车(EV)己成为将来燃油驱动汽车的替代者而备受关注，而移动电源系统是作为电动汽车的关键部件之一。因此，高性能(即高比能量、长寿命、安全性)、低成本和环境友好的电池将成为移动电源产业发展的重点和热点。锂离子电池正是为适应这一需求而发展起来的新一代绿色高能充电电池。它具有电压高、体积小、质量轻、比能量高、无记忆效应、无污染、自放电小、寿命长等突出优点。[0003]自1997年Padhi等人报道具有橄榄石结构的磷酸铁锂材料可以用作锂离子电池的正极材料，由于其价格便宜、环保无污染、不吸潮、热稳定性好等优点，成为目前最具潜力的正极材料之一，为广大科研机构和商业机构所关注。近年来，许多科研工作者对该材料做了大量的研究、开发和改进，目前该材料已经逐步走向商业化，并运用于高容量、高功率和长寿命型锂离子电池市场当中。磷酸铁锂代表着动力电池正极材料的未来发展方向。[0004]但由于磷酸铁锂（LiFeP04）结构的固