磷酸铁锂/碳复合粉体的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103311547A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103311547103311547A(43)申请公布日2013.09.18(21)申请号201310199391.X(22)申请日2013.05.24(71)申请人武汉工程大学地址430074湖北省武汉市洪山区雄楚大街693号(72)发明人黄志良石月鲁冕詹刚陈巧巧池汝安(74)专利代理机构湖北武汉永嘉专利代理有限公司42102代理人崔友明(51)Int.Cl.H01M4/58(2010.01)H01M4/62(2006.01)H01M4/1397(2010.01)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)发明名称磷酸铁锂/碳复合粉体的制备方法(57)摘要本发明涉及一种磷酸铁锂/碳复合粉体的制备方法，包括有以下步骤：1）将硝酸锂、铁源、磷源、还原剂以及掺杂金属源配成溶液，均匀混合，添加甘氨酸及丙二酸，搅拌均匀后得到浅绿色溶胶；2）所得溶胶真空干燥，得到淡黄色凝胶；3）所得凝胶置于马弗炉中，点燃，凝胶快速燃烧得到黑色疏松状粉体；4）所得粉体进行研磨、压片处理后，埋于装满碳粉的坩埚中，置于马弗炉中进行后期碳埋烧，得到磷酸铁锂/碳复合粉体。本发明的优点：1）合成温度低，反应时间短，制备工艺条件简单，降低了生产成本；2）产品粒径在0.2μm～0.6μm之间；3）通过金属离子掺杂和碳复合共同提高制备磷酸铁锂的锂离子扩散性能和电导率，改善电化学性能。CN103311547ACN103547ACN103311547A权利要求书1/1页1.磷酸铁锂/碳复合粉体的制备方法，包括有以下步骤：1）将硝酸锂、铁源、磷源、还原剂以及掺杂金属源按照摩尔比为0.90～1.05：1：1：0.3～1：0～0.05的比例分别配成溶液，均匀混合，添加甘氨酸及丙二酸，搅拌均匀后得到浅绿色溶胶；2）将步骤1）所得溶胶真空干燥，得到淡黄色凝胶，其中干燥温度为60℃～80℃；3）将步骤2）所得凝胶置于马弗炉中，在600℃下点燃，凝胶快速燃烧得到黑色疏松状粉体，整个燃烧过程持续约4～8min；4）将步骤3）所得粉体进行研磨、压片处理后，埋于装满碳粉的坩埚中，置于马弗炉中进行后期碳埋烧，埋烧温度为600℃～800℃，埋烧时间为4h～12h，得到磷酸铁锂/碳复合粉体。2.根据权利要求1所述的磷酸铁锂/碳复合粉体的制备方法，其特征在于：所述的铁源为硝酸铁，或用硝酸溶解的三氧化二铁和四氧化三铁中的一种或多种，其中溶解后溶液3+-中Fe与NO3的摩尔比为1：3。3.根据权利要求1所述的磷酸铁锂/碳复合粉体的制备方法，其特征在于：所述的磷源为磷酸氢二铵和磷酸二氢铵中的任意一种或两种的混合。4.根据权利要求1所述的磷酸铁锂/碳复合粉体的制备方法，其特征在于：所述的还原剂为抗坏血酸和乙醇酸中的任意一种或两种的混合。5.根据权利要求1所述的磷酸铁锂/碳复合粉体的制备方法，其特征在于所述的甘氨酸的添加量与金属离子总量的摩尔比为1～3：1，作为络合剂和燃料。6.根据权利要求1所述的磷酸铁锂/碳复合粉体的制备方法，其特征在于所述的丙二酸的添加量为磷酸铁锂理论产量的10%～100%，质量计，作为燃烧反应的减速剂和碳源。7.根据权利要求1所述的磷酸铁锂/碳复合粉体的制备方法，其特征在于所述的掺杂金属源为镁、铝、钛、锆和钒中的一种或多种。2CN103311547A说明书1/4页磷酸铁锂/碳复合粉体的制备方法技术领域[0001]本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种磷酸铁锂/碳复合粉体的制备方法。背景技术[0002]橄榄石型的LiFePO4由于原料来源广泛、价格便宜、环境友好，用作正极时具有热稳定好、比能量高等突出性能，被视为一种极具潜力的锂离子电池正极材料，广泛应用于动力电池领域。然而其本身也具有某些不足：一是离子的扩散系数低；二是电子电导率低，二者导致高倍率放电性能差，可逆比容量低，限制了其大规模应用。为此，人们通过在材料表面包覆导电材料，掺杂进行材料改性，减小磷酸铁锂的尺寸以提高锂离子扩散速率等方法加以解决。[0003]目前合成LiFePO4的方法主要包括高温固相法、溶胶-凝胶法、水热合成法等。高温固相法是将一定计量比原料混合均匀，然后在惰性气氛保护下经过高温煅烧获得产品，其优点是工艺简单，易实现产业化，但产物粒径不易控制，粒度分布不均匀，极大地限制了其电化学性能。溶胶-凝胶法制备的前驱体溶液化学均匀性好，凝胶热处理温度低，粉体颗粒粒径小且分布窄,反应过程易控制，但在干燥时收缩大，合成周期长，且煅烧过程中也需要不断通入惰性气体保护以使得制备的产品不会被氧化。水热合成法整个过程均处于液相反应环境而不必通入惰性气体保护，但水热合成法需要耐高温、