[發(fā)明專利]一種鋅摻雜和氧化鋅包覆的磷酸鐵鋰的制備方法

無效

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• 申請日: 2010-03-11
• 公開（公告）號: CN101814601A
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發(fā)明（設計）人: 余可
• 申請（專利權）人: 彩虹集團公司
• 主分類號: H01M4/1397
• 分類號: H01M4/1397;H01M4/62
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

技術領域

本發(fā)明涉及電子材料領域，具體是一種鋅摻雜和氧化鋅包覆的磷酸鐵鋰的 制備。

背景技術

磷酸鐵鋰(LiFePO₄)可以被用來制作鋰離子電池的正極材料，被廣泛 認為未來可能取代現(xiàn)有正極材料。磷酸鐵鋰具有較穩(wěn)定的氧化狀態(tài)，理論上 較高的容量，安全性能好，高溫性能好，同時又具有無毒、無污染、原材料 來源廣泛、價格便宜等諸多優(yōu)點。但是，LiFePO₄存在的關鍵問題在于電導 率很低。理論上，摻雜金屬陽離子是一種可以改善材料內(nèi)在導電性能的方法 。因為，Zn²⁺和Fe²⁺離子半徑相近，在LiFePO₄中鋅的少量摻雜不影響其晶體 結構形成并可能使晶格體積增大，從而為鋰離子的嵌入和脫嵌提供了更大的 空間，提高鋰離子的擴散。此外，在已摻雜鋅的LiFePO₄表面包覆n型半導體 氧化鋅(ZnO)顆粒，易實現(xiàn)顆粒與表面包覆的ZnO之間良好結合、少缺陷 ，n型半導體ZnO為電子傳輸提供路徑，可以改善導電性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種鋅摻雜和氧化鋅包覆的磷酸鐵鋰的制備。

本發(fā)明具體采用如下技術方案：

一種鋅摻雜和氧化鋅包覆的磷酸鐵鋰的制備。該磷酸鐵鋰由摻雜鋅的L iFePO₄顆粒，摻雜鋅的LiFePO₄顆粒表面的ZnO顆粒組成。

該磷酸鐵鋰由摻雜鋅的LiFePO₄顆粒，摻雜鋅的LiFePO₄顆粒表面的ZnO 顆粒組成，

首先，制備摻雜鋅的LiFePO₄顆粒：

將碳酸鋰、草酸亞鐵、氧化鋅和磷酸二氫銨按原子個數(shù)比Li∶(Fe+Zn)∶PO₄＝1∶1∶1進行混合，其中草酸亞鐵和氧化鋅的物質(zhì)的量之比不低于49∶1，混合 后，在惰性氣氛下，球磨12～24h，球磨后，在惰性氣氛下400～450℃煅燒8～12h， 在惰性氣氛下700～800℃燒結12～16h；

其次，制備摻雜鋅的LiFePO₄顆粒表面的ZnO顆粒前軀體：

將醋酸鋅均勻溶解在25～70℃的乙二醇甲醚和單乙醇胺混合液中，溶解后 溶液中醋酸鋅濃度為0.3～0.8mol/L、單乙醇胺和醋酸鋅的物質(zhì)的量之比為 1∶1；

最后，摻雜鋅的LiFePO₄顆粒表面的ZnO顆粒，通過以下方法制作：將 摻雜鋅的LiFePO₄顆粒與ZnO顆粒前軀體混合、攪拌均勻，然后在80～100 ℃烘干，隨后在惰性氣氛下經(jīng)過500～600℃燒結4～5h。

所述的摻雜鋅的LiFePO₄顆粒粒徑在幾百納米至幾十微米的范圍內(nèi)

所述的摻雜鋅的LiFePO₄顆粒表面的ZnO顆粒粒徑在納米級尺寸范圍內(nèi)。

本發(fā)明涉及電子材料領域，具體是一種鋅摻雜和氧化鋅包覆的磷酸鐵鋰的 制備。本發(fā)明所要求的技術、設備簡單，易操作，可實現(xiàn)新型組成結構的磷 酸鐵鋰的制備。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的鋅摻雜和氧化鋅包覆的磷酸鐵鋰的截面示意圖；

下面結合附圖對本發(fā)明的內(nèi)容作進一步詳細說明。

具體實施例方式

參見圖1所示，101-摻雜鋅的LiFePO₄顆粒，102-摻雜鋅的LiFePO₄顆粒 表面的ZnO顆粒。該磷酸鐵鋰由摻雜鋅的LiFePO₄顆粒101，摻雜鋅的 LiFePO₄顆粒表面的ZnO顆粒102組成。

將碳酸鋰、草酸亞鐵、氧化鋅和磷酸二氫銨按原子個數(shù)比Li∶(Fe+ Zn)∶PO₄＝1∶1∶1進行混合，其中草酸亞鐵和氧化鋅的物質(zhì)的量之比為49∶1。混 合后，在惰性氣氛下，球磨24h。球磨后，在惰性氣氛下400℃煅燒10h。煅燒 后，在惰性氣氛下750℃燒結15h制成摻雜鋅的LiFePO₄顆粒101。

將醋酸鋅、乙二醇甲醚和單乙醇胺溶液在70℃混合，混合后的醋酸鋅濃 度為0.3～0.8mol/L、單乙醇胺和醋酸鋅的物質(zhì)的量之比為1∶1。然后將該混合 液與摻雜鋅的LiFePO₄顆粒混合攪拌。然后在100℃烘干，隨后在惰性氣氛 下經(jīng)過室溫至550℃燒結4～5h，制成摻雜鋅的LiFePO₄顆粒表面的ZnO納米 顆粒102。