[發明專利]一種制備鋰離子電池正極材料納米級磷酸亞鐵鋰的方法

無效

• 申請號: 201010179297.4
• 申請日: 2010-05-21
• 公開（公告）號: CN101850957A
• 公開（公告）日: 2010-10-06
• 發明（設計）人: 趙銘姝;宋曉平;汪飛;井光輝;翟玉春
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: C01B25/45
• 分類號: C01B25/45;B82B3/00;H01M4/58
• 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

本發明屬于材料制備方法，特別涉及一種制備鋰離子電池正極材料納米級磷酸亞鐵鋰的方法。

背景技術

橄欖石結構的磷酸亞鐵鋰LiFePO₄具有理論比容量高、原料豐富、循環壽命長、高溫安全性良好、環保等優點，被認為是最有發展前途的鋰離子電池正極材料。但是，LiFePO₄低的電子電導率導致其比容量降低，鋰離子擴散系數低使得其循環性能不好；這些缺點制約了LiFePO₄的產業化發展。目前的解決途徑主要有：一是通過減小材料顆粒尺寸以縮短鋰離子在LiFePO₄充放電過程中的遷移距離；二是摻雜其它元素提高LiFePO₄材料表面的導電率。

關于制備LiFePO₄的方法有：高溫固相法、碳熱還原法、微波加熱法、水熱法、共沉淀法、溶膠-凝膠法、微乳液法、模板法等，上述有些方法中對設備的要求高，操作過程比較復雜，過程控制要求嚴格，制備過程對環境會造成不同程度的污染，并且成本高，效率低，很難做到大批量生產。

發明內容

本發明提供一種簡單的制備鋰離子電池正極材料納米級磷酸亞鐵鋰的方法。本發明的整個反應過程簡單，無有毒物質或環境污染物產生，環境友好，屬于綠色化學的制備方法，并且本方法可以實現大規模生產，所需的化學試劑廉價易購。

本發明的技術方案是這樣實現的：包括以下步驟：

（1）稱量摩爾配比為1:1:1:1的草酸亞鐵（FeC₂O₄·2H₂O）、磷酸二氫銨（NH₄H₂PO₄）、醋酸鋰（CH₃COOLi·2H₂O）和月桂酸（C₁₂H₂₄O₂），在高能球磨機中球磨4-8小時，低溫干燥后壓片；

（2）將干燥壓片后的產物置于瓷舟中，放入電阻絲臥式管式爐，在氬氣（或氮氣）保護氣氛下，采用下述煅燒過程：以3-5℃·min^-1的升溫速率加熱到500-700℃，保溫5-12小時，然后隨爐冷卻至室溫，即可獲得納米級磷酸亞鐵鋰LiFePO₄。

本發明采用固相燒結法合成納米級LiFePO₄；將原料FeC₂O₄·2H₂O、NH₄H₂PO₄、CH₃COOLi·2H₂O和C₁₂H₂₄O₂混合，增加高能球磨的過程；采用固相燒結法，控制其溫度和恒溫時間，制備出分散性好的納米級LiFePO₄材料。該發明提供了一種可以提高其表面導電性和放電比容量的有機添加劑，特別是提供了一種用于制備納米級磷酸亞鐵鋰的鋰離子電池正極材料的固相制備方法。

具體實施方式

實施例一：

稱量摩爾比為1:1:1:1的FeC₂O₄·2H₂O、NH₄H₂PO₄、CH₃COOLi·2H₂O和C₁₂H₂₄O₂，在高能球磨機中球磨4小時，低溫干燥后壓片；將干燥壓片后的產物置于瓷舟中，放入電阻絲臥式管式爐，在氬氣（或氮氣）保護氣氛下，采用下述煅燒過程：以3℃·min^-1的升溫速率加熱到600℃，保溫12小時，然后隨爐冷卻至室溫，即可獲得粒徑主要在80nm-200nm的納米級LiFePO₄材料。

實施例二：