[發(fā)明專利]聚苯胺包覆鋰離子電池正極材料LiFePO4的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810030514.6
• 申請日: 2008-01-21
• 公開（公告）號: CN101237036A
• 公開（公告）日: 2008-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 雷鋼鐵;易曉華;陳效蘭;汪磊;周姬;李朝暉;高德淑
• 申請（專利權(quán)）人: 湘潭大學(xué)
• 主分類號: H01M4/04
• 分類號: H01M4/04;B22F1/02;C01B25/45;H01M4/58;H01M4/36
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋰離子電池正極材料的制備方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池是性能卓越的新一代綠色高能電池，已成為高新技術(shù)發(fā)展的重點之一。它以其高電壓、高容量、低消耗、無記憶效應(yīng)、無公害、體積小、內(nèi)阻小、自放電少、循環(huán)次數(shù)多等顯著特點在眾多的電池中脫穎而出。鋰離子電池的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大，目前其應(yīng)用已經(jīng)滲透到包括電話、筆記本電腦、攝像機、數(shù)碼相機等眾多民用及軍事領(lǐng)域。另外，國內(nèi)外也在競相開發(fā)汽車，航天和儲能等方面所需的大容量鋰離子電池。正極材料是鋰離子電池的重要組成部分。目前，應(yīng)用于鋰離子電池的正極材料主要是嵌鋰過渡金屬氧化物，主要使用層狀LiCoO₂，該材料已在小型電池中得到廣泛應(yīng)用，但除了鈷資源的制約因素外，過充不安全性決定了它不可能在大容量電池中得到應(yīng)用。人們期望尖晶石LiMn₂O₄能憑其價廉以及相對LiCoO₂安全的優(yōu)勢在大容量電池中發(fā)揮作用，但針對它的容量低及高溫循環(huán)性能差的缺點一直未找到好的解決辦法，故仍不能在實際電池中推廣。LiNiO₂成本較低，容量較高，但制備困難，材料性能的一致性和重現(xiàn)性差，存在較為嚴重的安全問題。因此，從資源、環(huán)保及安全性能方面尋找鋰離子電池的理想正極活性材料，仍是今后相當一段時間世界化學(xué)電源界的研究熱點。正交橄欖石結(jié)構(gòu)的磷酸鐵鋰正極材料已逐漸成為國內(nèi)外新的研究熱點。LiFePO₄集中了LiCoO₂，LiNiO₂，LiMn₂O₄的等材料的各自優(yōu)點：不含貴重元素，原料廉價，資源豐富；工作電壓適中(3.4V)；平臺特性好，電壓極平穩(wěn)(可與穩(wěn)壓電源媲美)；理論容量大(170mAh/g)；結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，安全性能極佳；高溫性能和循環(huán)性能好；充電時體積縮小，與碳負極材料配合時的體積效應(yīng)好；與大多數(shù)電解液系統(tǒng)相容性好，儲存性能好；無毒，為真正的綠色材料。LiFePO₄正極材料室溫電子電導(dǎo)率低，并且其電極行為受擴散控制如何在室溫和大電流密度條件下提高LiFePO₄的實際容量是研究人員一直在努力攻克的難題。近年來的研究工作主要圍繞以下3個方面展開：(1)改進合成方法控制產(chǎn)物顆粒的大小和形貌(2)在LiFePO₄顆粒表面包覆導(dǎo)電物質(zhì)提高復(fù)合材料的導(dǎo)電能力(3)離子摻雜以改善LiFePO₄的電子電導(dǎo)率。聚苯胺是一種導(dǎo)電聚合物，質(zhì)子酸摻雜后的聚苯胺電導(dǎo)率可達1-10S/cm，而且聚苯胺具有可逆的氧化還原性能，可用作二次電池的電極材料。在LiFePO₄表面包覆聚苯胺可以提高其導(dǎo)電率，同時聚苯胺也參與電極反應(yīng)，聚苯胺的包覆不僅能夠提高LiFePO₄的初始放電容量，對其循環(huán)性能的改善具有更為顯著的作用。迄今為止，采用原位聚合在磷酸鐵鋰粒子表面包覆聚苯胺尚未見文獻報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種放電容量高，循環(huán)壽命長的鋰離子電池正極材料。

本發(fā)明的目的是通過如下方式實現(xiàn)的：一種聚苯胺包覆鋰離子電池正極材料LiFePO₄的制備方法：

在鋰離子電池正極材料LiFePO₄粉末的表面原位包覆聚苯胺。

取Fe(NO₃)₃·9H₂O、Li(CH₃COO)·2H₂O，溶于蒸餾水中，加入過量HOCH₂COOH，再加入化學(xué)計量比(Fe(NO₃)₃·9H₂O，Li(CH₃COO)·2H₂O，NH₄H₂PO₄的物質(zhì)的量比為1∶1∶1)的NH₄H₂PO₄，用氨水調(diào)pH值至8.5～9.2，60～80℃保溫10～24h得凝膠，加熱所得凝膠，惰性氣體保護，于300～500℃下預(yù)分解3～12h，冷卻后研磨壓片。在600～800℃下煅燒12～24h得到LiFePO₄。