一种高功率、长寿命磷酸铁锂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(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105591085A(43)申请公布日2016.05.18(21)申请号201610147580.6(22)申请日2016.03.16(71)申请人江苏乐能电池股份有限公司地址212300江苏省镇江市丹阳市皇塘镇工业区A区(72)发明人丁建民(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/58(2010.01)H01M4/62(2006.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种高功率、长寿命磷酸铁锂正极材料的制备方法(57)摘要一种高倍率、长寿命磷酸铁锂正极材料的制备方法，其磷酸铁锂正极材料呈现核壳结构，是以磷酸铁锂为内核，外壳第一层为碳层，最外层为自由基复合材料层，所述的自由基复合层由自由基聚合物、导电剂、掺杂剂组成；包括以下步骤：1）自由基混合溶液的制备；2）磷酸铁锂前驱体；3）磷酸铁锂复合材料。本发明，依靠自由基聚合物离子传输速率大、结构稳定的优点及其导电剂导电性高的特性，提高其材料的大倍率充放电能力及其循环过程中结构稳定性，并提高了材料在锂离子电池中的放电电压平台，并与碳层之间产生协同效应，提高锂离子电池的能量密度及其倍率性能，其制备出的锂离子电池适用于混合动力电动汽车领域。CN105591085ACN105591085A权利要求书1/1页1.一种高倍率、长寿命磷酸铁锂正极材料的制备方法，其磷酸铁锂正极材料呈现核壳结构，是以磷酸铁锂为内核，外壳第一层为碳层，最外层为自由基复合材料层，所述的自由基复合层由自由基聚合物、导电剂、掺杂剂组成；包括以下步骤：1）自由基混合溶液的制备；2）磷酸铁锂前驱体；3）磷酸铁锂复合材料；其特征在于：1）、自由基混合溶液的制备：以质量比计，设定自由基单体：导电剂：掺杂剂：氧化剂：溶剂=（1～10g）：（1～10g）：(1～5ml):（1～20ml）:100ml，先称取自由基单体溶于溶剂中，搅拌均匀后添加导电剂及其掺杂剂、氧化剂，并在温度为25~100℃条件下发生聚合反应制备出自由基聚合物复合溶液；2）、磷酸铁锂前驱体：称取将锂源、铁源、磷源溶于溶剂中，搅拌得到磷酸铁锂前驱体溶液，之后干燥得到磷酸铁锂前驱体；所述的锂源和磷源为LiH2PO4，铁源为Fe(NO3)3·9H2O)和柠檬酸铁(FeC6H5O7·5H2O)的一种；所述的溶剂为N，N-二甲基甲酰胺(DMF)，其中：锂源和磷源、铁源的比例按照物质的摩尔比为1∶1：1；3）、磷酸铁锂复合材料：将蔗糖添加到步骤2）中的磷酸铁锂前驱体中，并在以升温速率为3.0～10.0℃/min进行升温至600～900℃，并在空气氛围内保温1～4小时，之后冷却到100～200℃，并与步骤1）中的自由基聚合物复合体混合液混合，并保温1～6小时，自然冷却至室温，得到磷酸铁锂复合材料。2.根据权利要求1所述的一种高功率、长寿命磷酸铁锂正极材料的制备方法，所述的步骤1）中的自由基单体是三芳胺、均三甲基苯胺中的一种；导电剂为碳纳米管、石墨烯、纳米碳纤维中的一种；溶剂为三氯化碳、四氯化碳中的一种；氧化剂为三氯化铁、浓度为0.1mol/L；掺杂剂为HCl、HClO4中的一种。3.根据权利要求1所述的一种高功率、长寿命磷酸铁锂正极材料的制备方法，所述的步骤3）中的自由基聚合物混合液、蔗糖和磷酸铁锂前驱体，质量比为：自由基聚合物混合液：蔗糖：磷酸铁锂前驱体=100：10~20：10~50。2CN105591085A说明书1/4页一种高功率、长寿命磷酸铁锂正极材料的制备方法技术领域[0001]本发明属于锂离子二次电池材料制备领域，具体的说是通过磷酸铁锂表面包覆提高材料的倍率、循环性能的磷酸铁锂正极材料的制备方法。背景技术[0002]磷酸铁锂是近几年发展起来的一种新型电池，并以其循环性能好、环境友好、价格低廉等优点而受到人们的青睐，目前磷酸铁锂主要通过表面包覆蔗糖、葡糖糖等物质提高磷酸铁锂的导电性，比如专利（CN201310323690.X）一种磷酸铁锂/碳复合材料的制备方法，其磷酸铁锂包覆层为蔗糖，制备出的正极材料虽然循环性能得到改善，但是其倍率性能一般，影响其材料在高倍率电池的应用。[0003]自由基聚合物是近几年发展起来的一种新型储能材料并作为正极材料使用，在充放电循环过程中具有优异的倍率性能及其循环稳定性而受到人们的关注。由于将具有合适氧化还原电势的自由基固定在高导电聚合物主链上形成稳定的自由基聚合物，其中每个自由基都能参与反应，且反应电子可以通过聚合物主链快速传输，使其具有较高的电荷储存密度和快速充放电能力。而目前国内对此类应用于正极材料研究较少，比如专利（CN105037691A）公开了聚二联三苯胺、其应用及由其制得