[發(fā)明專利]一種合成鋰離子電池正極材料LiFePO4的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010293811.7
• 申請日: 2010-09-27
• 公開（公告）號: CN101941687A
• 公開（公告）日: 2011-01-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙金鑫
• 申請（專利權(quán)）人: 彩虹集團公司
• 主分類號: C01B25/45
• 分類號: C01B25/45;H01M4/1397;H01M4/58
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 汪人和

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于能源材料制備工藝領(lǐng)域，涉及一種合成鋰離子電池正極材料LiFePO₄的方法。

背景技術(shù)

1997年A.K.Padhi首次報導磷酸亞鐵鋰(LiFePO₄)具有脫嵌鋰功能，因其具有高的能量密度、低廉的價格、優(yōu)異的安全性的特點，被業(yè)內(nèi)認為最有可能成為EV電池用正極材料。在其具有卓越優(yōu)點的同時，作為EV電池用正極材料還存在其致命的缺點：電子電導率低在10^-9s/cm量級；離子傳輸率低在10^-11s/cm量級。如此低的電子/離子傳輸率使其充放電速率提高的嚴重障礙，限制了其在EV、HEV上的運用。

當前解決LiFePO₄電子/離子傳輸率低的問題主要通過減小LiFePO₄粒徑實現(xiàn)納米化并且在粒子表面進行包覆碳。C.Delacourt在Size?Effects?on?Carbon-Free?LiFePO4Powders?The?Key?to?SuperiorEnergy?Density(Electrochemical?and?Solid-State?Letters，9(7)A352-A355)論述了粒徑對離子傳輸率的影響；Miran?Gaberscek在Is?small?particle?size?more?important?than?carbon?coating？An?examplestudy?on?LiFePO₄?cathodes(Electrochemistry?Communications?9(2007)2778-2783)中論述了粒徑對電子傳輸效率的影響。這些研究得出的結(jié)論是減小磷酸鐵鋰材料本身的粒徑可有效提高材料的電子和離子傳輸效率，通過粒徑的納米化可有效解決困擾磷酸鐵鋰材料在大功率電池中應(yīng)用的難題，因此開發(fā)一種能夠得到納米化磷酸鐵鋰材料的方法成為實現(xiàn)技術(shù)突破的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種合成鋰離子電池正極材料LiFePO₄的方法，通過該方法能夠制備出納米化磷酸鐵鋰材料。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種合成鋰離子電池正極材料LiFePO₄的方法，包括以下步驟：1)將摩爾比為(1-1.3)∶1∶1的Li⁺、Fe²⁺、PO₄^3-的可溶化合物分別溶于去離子水中得到均相溶液；2)在Fe²⁺的可溶化合物溶液中加入檸檬酸作為金屬離子螯合劑；3)將上述Li⁺的可溶化合物溶液、加入檸檬酸的Fe²⁺的可溶化合物溶液和PO₄^3-的可溶化合物溶液進行混合均勻，調(diào)節(jié)混合液體Ph值在6-8范圍內(nèi)，將所得混合液體置于水浴鍋中加熱至形成溶膠，將溶膠移入真空干燥箱中進行干燥，干燥產(chǎn)物在保護氣氛下燒結(jié)即得到納米級LiFePO₄。

所述Li⁺的可溶化合物為LiOH·H₂O、LiNO₃、Li₂SO₄·H₂O、LiC₂H₃O₂·2H₂O、Li₂C₂O₄、鹵化鋰中一種。

所述Fe²⁺的可溶化合物為FeSO₄·7H₂O、FeCl₂、Fe(NH₄)₂(SO₄)₂中的一種。

所述PO₄^3-的可溶化合物為H₃PO₄、Fe₃(PO₄)₂中的一種。

調(diào)節(jié)混合液體Ph值選用氨水或碳酸銨。

所述金屬離子螯合劑檸檬酸的物質(zhì)的量為Fe²⁺和Li⁺物質(zhì)的量總和的2-5倍。

所述混合液體在水浴鍋中的加熱溫度為85℃-100℃。

所述溶膠在真空干燥箱中的干燥溫度為100℃-150℃。