一种石墨烯掺杂改性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(10)申请公布号CNCN103579617103579617A(43)申请公布日2014.02.12(21)申请号201210254830.8C01B25/45(2006.01)(22)申请日2012.07.20(71)申请人河南科隆集团有限公司地址453000河南省新乡市开发区18号街坊河南科隆集团技术管理部(72)发明人马明远王明强程迪徐云军尹正中(74)专利代理机构北京神州华茂知识产权有限公司11358代理人李建华(51)Int.Cl.H01M4/58(2010.01)H01M4/62(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书4页说明书4页附图2页附图2页(54)发明名称一种石墨烯掺杂改性磷酸铁锂的制备方法(57)摘要本发明涉及一种高活性的石墨烯改性的锂离子电池正极材料磷酸铁锂的固相合成方法，其具体步骤是：1）将锂源化合物、铁盐化合物、磷盐化合物、石墨烯及掺杂金属元素按照比例投入球磨机中球磨3-10h，经烘干后投入高温炉在氮气或氩气等惰性气体保护下，于350-500℃恒温煅烧7-15h。2）将步骤1）得到的磷酸铁锂与碳源以及分散剂按照比例投入球磨机中球磨3-10h，经烘干后投入高温炉在氮气或氩气等惰性气体保护下，于650-800℃恒温煅烧7-15h。自然冷却到室温后制得一种内部掺杂高活性石墨烯及金属元素，外部包覆一层微量碳化物导电膜的磷酸铁锂。该方法制得的磷酸铁锂材料既从材料内部改善材料的电导率与离子扩散速率，同时又提高了材料表面的导电性。因此很好的解决了磷酸铁锂的高倍率性能。CN103579617ACN1035796ACN103579617A权利要求书1/1页1.一种石墨烯掺杂磷酸铁锂的制备方法，其特征在于，所述方法具体步骤如下：1）将锂源化合物、铁盐化合物、磷盐化合物、石墨烯或掺杂金属元素按照Li:Fe:P:石墨烯或掺杂金属元素=0.95-1.05:1:1:0.05-0.5的摩尔比的比例配料，然后投入装有磨料球的球磨机中球磨3-10h，球磨机内的物料温度控制在40℃以内;等物料混合均后投入氮气或氩气等惰性气体保护的气氛炉中，于350-500℃恒温煅烧7-15h；2）将步骤1）得到的磷酸铁锂与碳源按照质量比为1:0.02-0.1的比例配料，然后投入装有磨料球和分散剂的球磨机中球磨3-10h，球磨时球磨机内的物料温度控制在40℃以内;等物料混合均后，经真空烘干，投入氮气或氩气等惰性气体保护的气氛炉中，于650-800℃恒温煅烧7-15h。3）将步骤2）得到的磷酸铁锂材料粉碎、分级后即得到一种内部掺杂高活性石墨烯及金属元素，外部包覆一层微量碳化物导电膜的磷酸铁锂。2.根据权利要求1所述的一种石墨烯掺杂磷酸铁锂的制备方法，其特征在于：所述锂源化合物为碳酸锂、氢氧化锂、草酸锂、硝酸锂中的一种或数种的混合物。3.根据权利要求1所述的一种石墨烯掺杂磷酸铁锂的制备方法，其特征在于：所述的铁盐化合物为草酸亚铁，醋酸亚铁，磷酸亚铁、三氧化二铁、四氧化三铁、其中的一种或数种的混合物。4.根据权利要求1所述的一种石墨烯掺杂磷酸铁锂的制备方法，其特征在于：所述的磷酸盐化合物为磷酸二氢铵、磷酸氢二铵其中的一种或两种的混合物。5.根据权利要求1所述的一种石墨烯掺杂磷酸铁锂的制备方法，其特征在于：所述的石墨烯为单层或多层的石墨烯，其粒径介于5-800nm。6.根据权利要求1所述的一种石墨烯掺杂磷酸铁锂的制备方法，其特征在于：所述掺杂金属元素包括：铝、镁、锰、钛、锆、铌、铬、及稀土元素的化合物中的一种或数种的混合物。7.根据权利要求1所述的一种石墨烯掺杂磷酸铁锂的制备方法，其特征在于：步骤1）和2）中所述的磨料球是氧化铝球、氧化锆球、不锈钢球中的一种或数种的混合物。8.根据权利要求1所述的一种石墨烯掺杂磷酸铁锂的制备方法，其特征在于：步骤2）中所述分散剂为水、乙醇、甲醇、丙酮中的一种或数种的混合物。9.根据权利要求1所述的一种石墨烯掺杂磷酸铁锂的制备方法，其特征在于：步骤2）中所述的碳源为葡萄糖、蔗糖中的一种或两种的混合物。10.根据权利要求1所述的一种石墨烯掺杂磷酸铁锂的制备方法，其特征在于：步骤1）中球磨时加入总物料1-4倍的Φ为5-50mm的磨料球；步骤2）中球磨时加入总物料1-4倍的Φ=5-50mm的磨料球和总物料20%-50%wt的分散剂。2CN103579617A说明书1/4页一种石墨烯掺杂改性磷酸铁锂的制备方法技术领域[0001]本发明属于锂离子电池正极材料技术领域，具体涉及一种新型的倍率性能优异的石墨烯或金属氧化物掺杂及碳包覆改性磷酸铁锂正极材料的制备方法。技术背景[0002]自1996年日本的NTT首次揭露AyMPO4(A为碱金属，M为Fe、Co两