[發明專利]四元磷酸鐵鋰玻璃及其制備方法

無效

• 申請號: 201010197362.6
• 申請日: 2010-06-11
• 公開（公告）號: CN101885582A
• 公開（公告）日: 2010-11-17
• 發明（設計）人: 劉世權;楊瑞娟;王迎輝
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: C03C3/16
• 分類號: C03C3/16;C03C3/17;C03C3/19;C03C3/062
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 李桂存

技術領域

本發明涉及一種四元磷酸鐵鋰玻璃及其制備方法，屬于功能玻璃材料技術領域。

背景技術

傳統的鋰離子電池正極材料為LiCoO₂，其存在的主要問題是：LiCoO₂不夠穩定，在過充和過熱時會發生分解，并可能引起電池爆炸；全球鈷資源有限，產品價格高；此外，鈷會對環境和人體有一定的危害。這些問題都限制了LiCoO₂在動力裝置上的使用。1997年，Padhi等[Padhi?A?K，Najundaswamy?K?S，Goodenough?J?B，J.Electrochem?Soc.，1997，144(4)：1188-1194]發現具有橄欖石結構的LiFePO4能可逆地嵌入和脫出鋰離子，相比于LiCoO₂，LiFePO₄具有比容量高、循環性能好、高溫充放電性能好、熱穩定性好、環保、價廉等優點，使得其在各種電源領域，特別是在電動車所需的大型動力電源領域有極大的市場前景。

現階段直接合成磷酸鐵鋰電極材料通常先采用固相反應、微波合成、水熱處理、溶膠-凝膠法、共沉淀法等工藝制備粉體，粉體再經壓制成型、燒結后制做電極材料，但這樣制得的電極材料有一個非常突出的問題，即材料振實密度小。研究發現，采用先制備磷酸鐵鋰玻璃然后晶化獲得磷酸鐵鋰晶體材料有望解決這一問題(Keita?H等，Solid?StateIonics，2007，178：801-807；Gorkowska?I等，Journal?of?Thermal?Analysisand?Calorimetry，2008，93(3)：759-762)。目前，三元磷酸鐵鋰玻璃已有少量報道。增加組份使之成為四元玻璃可望提高磷酸鐵鋰玻璃的形成能力，并在較寬范圍內調節其結構及性能。

發明內容

本發明的目的是提供一種多組分的磷酸鐵鋰玻璃，該磷酸鐵鋰玻璃均為四組份玻璃體系，與三元磷酸鐵鋰玻璃相比，本發明玻璃的形成能力強，性能調節范圍寬，經進一步熱處理可望用于鋰離子電池的正極材料。

本發明的另一個目的是提供該四元磷酸鐵鋰玻璃的制備方法，該方法簡單易行，易于實施。

本發明是通過以下措施實現的：

一種四元磷酸鐵鋰玻璃，其特征是：化學式為M-Li₂O-Fe₂O₃-P₂O₅或Li₂O-Fe₂O₃-M-P₂O₅，其中，M為一價、二價、三價或四價的氧化物。

上述的四元磷酸鐵鋰玻璃中，M為Na₂O、K₂O、MgO、CaO、BaO或ZnO，化學式為M-Li₂O-Fe₂O₃-P₂O₅，其中，M的摩爾百分數為2.4-7.6％，Li₂O的摩爾百分數為12.4-17.6％，Fe₂O₃的摩爾百分數為30％，P₂O₅的摩爾百分數為50％。

上述的四元磷酸鐵鋰玻璃中，M為Al₂O₃，化學式為Li₂O-Fe₂O₃-Al₂O₃-P₂O₅，其中，Li₂O的摩爾百分數為30％，Fe₂O₃的摩爾百分數為14-18％，Al₂O₃的摩爾百分數為2-6％，P₂O₅的摩爾百分數為50％。