锰、钡参杂磷酸铁锂纳米正极材料及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102683686A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102683686A(43)申请公布日2012.09.19(21)申请号201110418977.1(22)申请日2011.12.12(71)申请人陶荣芝地址542800广西壮族自治区贺州市八步区建设东路西园巷40号(72)发明人张健张新球吴润秀王晶张雅静李杰李安平李先兰张爱萍何丽萍陶荣芝(51)Int.Cl.H01M4/58(2010.01)权利要求书权利要求书11页页说明书说明书33页页(54)发明名称锰、钡参杂磷酸铁锂纳米正极材料及其制备方法(57)摘要本发明的锰、钡参杂磷酸铁锂纳米正极材料制备方法，其特征在于：其锂源、铁源、磷酸根源、锰源、钡源的原料，按照1molLi：0.00002-0.00005molMn：0.0003-0.003molBa：1molFe：1molP比例混合后，在5-120℃密封搅拌反应器中，反应0.5-24小时，过滤、洗涤、烘干后得到纳米前驱体，将烘干得到的前驱体置于高温炉内，在氮气氛中，经500-750℃高温煅烧16-24h，即得本发明的参杂磷酸铁锂纳米粉末正极材料，其粉末粒度在30-85nm范围，所得粉末正极材料，粒度在30-85nm范围，其首次放电容量大大提高，达160.21mAh/g以上，生产成本可降十倍以上。CN102683ACN102683686A权利要求书1/1页1.一种锰、钡参杂磷酸铁锂纳米正极材料，其特征在于：其粉末粒度在30-85nm范围，其化学组成或化学通式可表述为：LiMnxBayFePO4，x＝0.00002-0.00005，y＝0.0003-0.003；其中Li、Mn、Ba、Fe、P的mol比为：1molLi：0.00002-0.00005molMn：0.0003-0.003molBa：1molFe：1molP。2.一种锰、钡参杂磷酸铁锂纳米正极材料制备方法，其特征在于：其锂源、铁源、磷酸根源、锰源、钡源的原料，按照1molLi：0.00002-0.00005molMn：0.0003-0.003molBa：1molFe：1molP比例混合后，在5-120℃密封搅拌反应器中，反应0.5-24小时，过滤、洗涤、烘干后得到纳米前驱体，将烘干得到的前驱体置于高温炉内，在氮气氛中，经500-750℃高温煅烧16-24h，即得本发明的参杂磷酸铁锂纳米粉末正极材料，其粉末粒度在30-85nm范围。3.根据权利要求2所述的锰、钡参杂磷酸铁锂纳米正极材料制备方法，其特征在于：其锂源为碳酸锂、氢氧化锂或磷酸二氢锂之一，铁源为草酸亚铁，磷酸根源为磷酸二氢铵或磷酸氢二铵之一，锰源为碳酸亚锰、氢氧化锰、二氧化锰之一，钡源为碳酸钡、氢氧化钡、氯化钡、硝酸钡、氧化钡、硫化钡之一。2CN102683686A说明书1/3页锰、钡参杂磷酸铁锂纳米正极材料及其制备方法技术领域[0001]本发明的锰、钡参杂磷酸铁锂纳米正极材料制备方法，属于一种锂电池正极材料制备方法，特别涉及一种磷酸铁锂电池正极材料制备方法。背景技术[0002]纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料，纳米级结构材料简称为纳米材料(nanometermaterial)，是指其结构单元的尺寸介于1纳米～100纳米范围之间。由于它的尺寸已经接近电子的相干长度，它的性质因为强相干所带来的自组织使得性质发生很大变化。并且，其尺度已接近光的波长，加上其具有大表面的特殊效应，因此其所表现的特性，例如熔点、磁性、光学、导热、导电特性等等，往往不同于该物质在整体状态时所表现的性质。掺杂改性的磷酸铁锂正极材料，通过掺杂可将电导率提高，高倍率充放电性能也得到改善，在一定程度上抑制了容量衰减的作用。掺杂途径可提高、改善锂离子正极材料性能，已是公认的一种可行的方式。经公开专利检索，目前记载有关锂电池纳米正极材料专利申请3件，其为：兰州大学化学化工学院的00134039.5一种锂离子电池纳米正极材料LiCoC2的制备方法；清华大学；山西省玻璃陶瓷科学研究所的200610011712.9稀土掺杂包碳型纳米正极材料磷酸铁锂及其制备方法；上海交通大学的200710037314.9锂离子电池纳米正极材料的连续水热合成方法。发明内容[0003]本发明的目的在于：基于现有技术的磷酸铁锂正极材料(LiFePO4)的结构限制，存在其导电性差和锂离子扩散系数低的不足，现提出一种锰、钡参杂磷酸铁锂纳米正极材料及其制备方法。[0004]本发明鉴于掺杂途径可提高、改善锂离子正极材料性能，已是公认的一种可行的方式。根据钡/锂的化学性质，电学性能，晶体结构特征，是最相近似的元素的特点：[0005]钡，是碱土金属中最活泼的元素，由于它很