一种碳包覆铈修饰磷酸铁锂复合正极材料的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103151526A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103151526103151526A(43)申请公布日2013.06.12(21)申请号201310118477.5(22)申请日2013.04.08(71)申请人严百坤地址312365浙江省绍兴市上虞市崧厦镇三友村桥北53号(72)发明人严百坤(51)Int.Cl.H01M4/58(2010.01)权利要求书1页权利要求书1页说明书3页说明书3页(54)发明名称一种碳包覆铈修饰磷酸铁锂复合正极材料的制备方法(57)摘要本发明涉及一种碳包覆铈修饰磷酸铁锂复合正极材料的制备方法，包括如下步骤：（1）湿法制备铈修饰磷酸铁锂材料；（2）称取柠檬酸晶体、乙炔黑和上述铈修饰磷酸铁锂材料放于氧化锆球磨罐中，球磨，干燥，放入瓷舟中，将瓷舟放入管式炉的炉管中烧结，得到碳包覆的铈修饰磷酸铁锂复合正极材料。本发明制备的锂离子电池用碳包覆铈修饰磷酸铁锂复合正极材料，将磷酸铁锂铈掺杂改性以提高其离子扩散率，然后再在其表面形成一层均匀的碳导电网络，以提高其导电率，使得其具有良好的导电性能和循环稳定性。因此该复合材料在用于锂离子电池时，具有较快的充放电速率容量以及较长的使用寿命。CN103151526ACN103526ACN103151526A权利要求书1/1页1.一种碳包覆铈修饰磷酸铁锂复合正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）铈修饰磷酸铁锂材料将LiOH、FeCl2、H3PO4(85wt%)和CeF3按照Li：Fe：P：Ce=3:1:1.01-1.015:0.01-0.015的物质的量比进行称量，将LiOH和H3PO4溶于去离子水搅拌均匀形成一种乳状溶液一，然后将FeCl2和CeF3缓慢溶于去离子水搅拌均匀形成另一种溶液二，将两种溶液混合，其中FeCl2的浓度为0.5-0.55mol/L，用氨水调节混合溶液的PH值为7.5-8.5；然后将混合溶液迅速转入装有特氟龙罐的反应釜中，然后将反应釜置于恒温炉中，控制加热温度为200-210℃，加热时间为6-8h，水热反应之后，去除反应产物的上层清液，剩余部分采用抽滤的方式，分别用去离子水和乙二醇反复清洗4-5次，之后将滤饼放置在真空干燥箱中，60-80℃下，干燥5-6h；将干燥后的粉体放入瓷舟内，转入气氛炉中进行煅烧，控制热处理温度为700-800℃，恒温时间为3-4h，升温速率为5-10℃/min，气氛由氢气体积含量为3-5%的氮气提供，得到铈修饰磷酸铁锂材料；（2）碳包覆按质量比2-3:3-5:100分别称取柠檬酸晶体、乙炔黑和上述铈修饰磷酸铁锂材料放于氧化锆球磨罐中，加适量无水乙醇，球磨1-2h，将球磨后的浆料喷雾干燥，所得粉体放入瓷舟中，将瓷舟放入管式炉的炉管中，以5-10℃/min的升温速率至800-900℃，然后恒温6-8h，用3-4h降到室温，得到碳包覆的铈修饰磷酸铁锂复合正极材料。2CN103151526A说明书1/3页一种碳包覆铈修饰磷酸铁锂复合正极材料的制备方法所属技术领域[0001]本发明涉及一种碳包覆铈修饰磷酸铁锂复合正极材料的制备方法。背景技术[0002]发展电动汽车首选电池为锂离子电池。因为，锂离子电池是新一代的绿色、高能电池，具有工作电压高、能量密度高、电化学循环性能好、自放电小、无记忆效应、实际工作温度范围广等诸多优良特点。锂离子电池实现商品化生产以来，就广泛应用于各种电动工具、移动电话、个人电脑、数码设备、电子仪表、军用便携式装备等。1997年Padhi的开拓性研究揭开了对橄榄石型LiFePO4研究的序幕。LiFePO4具有较高的理论比容量(170mAh/g)、适中的电压平台(3.4V左右)、优良的循环性能、丰富的原料来源、低廉的价格以及良好的安全性、环保性等优点。[0003]但是LiFePO4自身也有较为明显的缺陷，其电子电导率和离子扩散率很低，这极大地限制了其在大电流充放电条件下的使用。目前针对LiFePO4的研究主要集中在如何提高其电子电导率和离子扩散率。总结近些年的研究，主要的改性方式主要包括以下三个方面：一是细化颗粒尺寸，优化形貌，减少Li+扩散路径。二是进行碳包覆，以提高颗粒间的电子电导率。三是通过高价金属离子掺杂来提高其离子扩散率。发明内容[0004]为克服上述不足，本发明提供一种碳包覆铈修饰磷酸铁锂复合正极材料的制备方法，使用该方法制备的正极材料，具有良好导电性能和循环稳定性。[0005]为了实现上述目的，本发明提供的一种碳包覆铈修饰磷酸铁锂复合正极材料的制备方法，包括如下步骤：（1）铈修饰磷酸铁锂材料将LiOH、FeCl2、H3PO4(85wt%)和CeF3按照Li：Fe：P：Ce=3:1:1.01-1.015:0.