一种锂位掺杂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*CN102522552A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102522552A(43)申请公布日2012.06.27(21)申请号201110456892.2(22)申请日2011.12.23(71)申请人彩虹集团公司地址712021陕西省咸阳市彩虹路1号(72)发明人靳素芳(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200代理人徐文权(51)Int.Cl.H01M4/58(2010.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书33页页附图附图11页(54)发明名称一种锂位掺杂磷酸铁锂的制备方法(57)摘要本发明公开了一种锂位掺杂磷酸铁锂锂离子电池正极材料，该物质的化学表达式为：Li1-xMxFePO4/C，其中，0＜x＜0.02，M分别为Na、Ca和Al；C的质量百分含量为1-5％。制备方法包括：1)将LiH2PO4、含M的化合物和Fe2O3按摩尔比称量并进行配料；2)将配置好的粉料加入丙酮后置于球磨机中旋转；3)在烘箱中干燥研磨，加入柠檬酸的饱和水溶液制成流变相的前躯体；4)将前躯体在惰性气氛下，加热，随炉降温后取出研磨，将其压成圆柱体；5)将压好的圆柱体在惰性气氛下焙烧，得到掺杂包碳的磷酸铁锂锂离子电池正极材料。此法制备的磷酸铁锂材料振实密度较高，粒径较小，尤其是此材料的电化学性能优良，小电流下的放电比容量较大，大电流下容量衰减也比较小。CN1025ACN102522552A权利要求书1/1页1.一种锂位掺杂磷酸铁锂锂离子电池正极材料，其特征在于，该物质的化学表达式为：Li1-xMxFePO4/C，其中，0＜x＜0.02，M分别为Na、Ca和Al；C的质量百分含量为1-5％。2.一种锂位掺杂磷酸铁锂锂离子电池正极材料的制备方法，包括如下步骤：1)将LiH2PO4、含M的化合物和Fe2O3按摩尔比锂∶M∶铁∶磷＝1-x∶x∶1∶1的比例准确称量并进行配料，其中0＜x＜0.02；2)将配置好的粉料加入适量的丙酮后置于球磨机中以300-500rpm/min的速率下旋转2-10h；3)在烘箱中100℃下干燥研磨后的浆料，之后加入柠檬酸的饱和水溶液制成流变相的前躯体；4)将上述前躯体在惰性气氛下，以2℃/min加热速率升温，升温至300℃恒温2-5h，随炉降温后取出研磨，在200MPa压力下，将其压成圆柱体；5)将压好的圆柱体在惰性气氛下升温至700℃恒温焙烧5-15h，随炉降温至室温得到掺杂包碳的磷酸铁锂锂离子电池正极材料。3.根据权利要求2所述的一种锂位掺杂磷酸铁锂锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中丙酮的量为淹没步骤1)中的粉料即可。4.根据权利要求2所述的一种锂位掺杂磷酸铁锂锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中加入柠檬酸的量为步骤1)中原料质量总和的9％。2CN102522552A说明书1/3页一种锂位掺杂磷酸铁锂的制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种锂离子电池正极材料磷酸铁锂的制备方法，尤其涉及一种锂位掺杂磷酸铁锂的制备方法。技术背景[0002]锂离子电池作为一种高性能的绿色电源，近年来已在各种便携式电子产品和通讯工具中得到广泛的应用，并且被逐步开发为电动汽车的动力电源，从而推动其向安全、环保、低成本及高比能量的方向发展。其中，新型电极材料特别是正极材料的研制极为关键。目前已经商业化应用的正极材料主要有LiMO2(M＝Co、Ni、Mn或三者兼有)和尖晶石结构的LiMn2O4以及LiFePO4。LiFePO4材料与其它材料相比具有很多优点，它的循环性能较好、安全无毒、对环境友好、原料来源丰富和高温稳定性好等。[0003]一方面，LiFePO4材料有着比之前所有材料所不具有的优点，但同时其固有的缺2+3+点也阻碍了它的实用：1.材料中的Fe易被氧化成Fe，不易得到单相的LiFePO4；2.锂-18-17离子在LiFePO4中的扩散系数较低(8.1×10～2.7×10)，导致活性材料利用率低；3.LiFePO4本身的电导率也很低，大电流下放电性能较差。现有的研究主要通过以下几方面2+来提高LiFePO4的性能：1.采用保护气体保护Fe；2.通过合成粒径小的LiFePO4来提高锂离子在材料中的扩散系数；3.通过掺杂金属离子或在合成中加入导电剂来提高材料的电导率。发明内容[0004]本发明针对磷酸铁锂锂离子电池正极材料的不足，提供一种改进的高温固相法制备锂位掺杂的磷酸铁锂锂离子电池正极材料，此法制备的磷酸铁锂材料振实密度较高，粒径较小，尤其是此材料的电化学性能优良，小电流下的放电比容量较大，大电流下容量衰减也比较小。[0005]本发明的技术方案为：[0006]一种锂位掺杂磷酸铁锂锂离子电池正极材料，该物质的化学表达式为：Li1-