一种复合包覆磷酸铁锂正极材料的固相制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102082266A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102082266A(43)申请公布日2011.06.01(21)申请号201010607952.1(22)申请日2010.12.28(71)申请人陕西科技大学地址710021陕西省西安市未央区大学园(72)发明人张超武肖玲杨军王芬景瑞峰刘昌涛(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200代理人陆万寿(51)Int.Cl.H01M4/1397(2010.01)权利要求书1页说明书6页附图2页(54)发明名称一种复合包覆磷酸铁锂正极材料的固相制备方法(57)摘要一种复合包覆磷酸铁锂正极材料的固相制备方法。以Li2CO3、NH4H2PO4和Fe2O3为锂源、磷源和铁源，以柠檬酸为还原剂和碳包覆的C源，以铁粉Fe作二次铁包覆剂。按照Li∶Fe∶P摩尔比为1∶1∶1的比例称量源物质，并称取15～20％质量分数的柠檬酸，反复研磨混合均匀并压片，置入负压并通有氩气Ar或氮气N保护气氛的水平电热炉内；先于300℃预烧样品，并继续于600℃～700℃煅烧16～24h，从而制得一次碳包覆LiFePO4/C。再将此LiFePO4/C样品与5～10％质量分数的柠檬酸和3～5％质量分数的铁粉Fe反复研磨混合均匀并压片，并在同样的负压保护气氛下于600℃煅烧3～5h，以进行C+Fe复合包覆热处理。所得产物为黑褐色外观，纯度高，结晶状况良好，理化性能和电性能都有较大提高的LiFePO4/(C+Fe)超细粉体。CN10286ACCNN110208226602082272A权利要求书1/1页1.一种复合包覆磷酸铁锂正极材料的固相制备方法，其特征在于包括以下步骤：1)按照Li∶Fe∶P为1∶1∶1的摩尔比分别取Fe2O3、NH4H2PO4和Li2CO3的固体粉末，然后取LiFePO4质量15～20％的柠檬酸粉，将上述固体粉末反复研磨充分混合均匀后压片；2)将粉末压片放入水平管式炉的石英管中，预抽真空至10Pa，然后向石英管中通入氮气或氩气使石英管中的压力保持在20～30Pa；3)在石英管内压力为20～30Pa下开启电热炉进行加热，升降温程序如下，以10℃/min的速率自室温升温至300℃，保温1h，然后以5-10℃/min的速率升温至600℃-700℃，并保温16～24h进行固相反应，反应结束后以10℃/min的速率降至室温，从而得到一次碳包覆LiFePO4/C；4)取LiFePO4质量5～10％的柠檬酸粉和3～5％的铁粉，并与制得的一次碳包覆LiFePO4/C粉末一起反复研磨混合均匀并压片；5)将步骤4)的粉末压片放入水平管式炉的石英管中，预抽真空至10Pa，然后向石英管中通入氮气或氩气使石英管中的压力保持在20～30Pa；6)在石英管内压力为20～30Pa下开启电热炉进行加热，升降温程序如下，以10℃/min的速率自室温升温至300℃，保温1h，再以10℃/min的速率升温至600℃，保温3-5h，最后以10℃/min的速率降至室温得到二次复合包覆的黑褐色LiFePO4/(C+Fe)。2CCNN110208226602082272A说明书1/6页一种复合包覆磷酸铁锂正极材料的固相制备方法技术领域[0001]本发明属于电化学领域，尤其涉及一种复合包覆磷酸铁锂正极材料的固相制备方法。背景技术[0002]锂离子电池作为新一代绿色环保电池，已经成为多个领域的首选电源，这就对锂离子电池的性能提出了更高的要求。而正极材料的发展是锂离子电池整体性能进一步提高的关键因素。作为正极材料的化合物种类随着研究的深入和研究范围的扩大，已经越来越多。[0003]磷酸铁锂(LiFePO4，lithiumironphosphate)是一种宿主结构化合物，能在较大组成范围内允许锂离子可逆地脱出和嵌入。具有原料来源广泛，价格低廉，无环境污染，材料的热稳定性好，制备电池的安全性能突出等优点，因而成为新一代的锂离子电池正极材料。[0004]然而，磷酸铁锂的导电性能差是制约其应用的最大问题，因此近些年的主攻方向是对其进行改性研究。通常采用的方法有包覆或分散导电物质以及掺杂金属离子两种方法。[0005]表面包覆的方法主要是表面包覆碳，一般有两种方法，一是将碳粉以一定的比例与原料混合后高温焙烧；二是在LiFePO4的前驱体中添加含碳有机物，之后进行高温反应，在形成LiFePO4同时在其表面形成碳包覆层。因为第二种方法形成的碳包覆层分布均匀，与基体接触紧密，所以应用较为广泛。碳包覆的作用主要有两个：一是提高产物的电导率，减小电池的极化；二是抑制产物颗粒长大，使颗粒分布均匀，增大产物的比表面积，从而使其与电解质充分接触，补偿Li+脱/嵌过程中的电荷平衡。Huang等(HuangH，YNS