[發明專利]一種同時摻氟和摻鋯的硅酸亞鐵鋰正極材料的制備方法

無效

• 申請號: 201010507828.8
• 申請日: 2010-10-15
• 公開（公告）號: CN102013483A
• 公開（公告）日: 2011-04-13
• 發明（設計）人: 童慶松;張貴萍;陳梅蓉;吳永文;鄭華杰;常美娟
• 申請（專利權）人: 福建師范大學
• 主分類號: H01M4/1397
• 分類號: H01M4/1397;C01B33/32
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊;吳欽緣

1.一種同時摻氟和摻鋯的硅酸亞鐵鋰正極材料的制備方法，其特征在于制備過程由以下步驟組成：

反應物按照鋰離子∶亞鐵離子∶鋯離子∶硅離子∶氟離子的摩爾比為(1.90～2.05)∶(1-y)∶x∶(1-z)∶k稱量鋰的化合物、亞鐵的化合物、鋯的化合物、硅的化合物、氟的化合物，依據反應物質量總和的1％～30％稱量含碳化合物或碳粉；其中，x、y、z、k同時滿足以下關系：0.002≤y≤0.10，0.002≤z≤0.10，0.5y≤x≤y，z≤k≤3z；所述的含碳化合物為聚丙烯、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、葡萄糖、蔗糖、面粉、地瓜粉、馬鈴薯粉、玉米粉、芋頭粉、大米粉或米糠粉；

將硅的化合物與溫度50℃～98℃的熱水混合，加入鋰的化合物，攪拌混合，再混入其它所有反應物及含碳化合物或碳粉，所述的熱水的用量為反應物的固體總體積的0.10倍～10倍體積；用100rpm～900rpm的轉速球磨混合10分鐘～5小時；在溫度50℃～150℃、壓力10Pa～10132Pa的真空中干燥，制備得到干燥的粉體，將干燥的粉體置于惰性氣氛或弱還原氣氛中，采用兩段燒結法制備硅酸亞鐵鋰；

所述的兩段燒結法是在惰性氣氛或弱還原氣氛中，將干燥的粉體按照0.5℃/min～30℃/min的加熱速率由室溫加熱至200℃～500℃溫度區間的任一溫度，保持這一溫度燒結3小時～12小時，然后再按照0.5℃/min～30℃/min的加熱速率進一步加熱至550℃～850℃溫度區間的任一溫度，保持這一溫度燒結3小時～24小時，制備成硅酸亞鐵鋰。

2.根據權利要求1所述的一種同時摻氟和摻鋯的硅酸亞鐵鋰正極材料的制備方法，其特征是所述的硅的化合物為硅酸四乙酯、硅酸四甲酯、硅酸三甲酯、硅酸二甲酯、二氧化硅、硅酸、偏硅酸或四(1-甲基乙基)硅酸酯。

3.根據權利要求1所述的一種同時摻氟和摻鋯的硅酸亞鐵鋰正極材料的制備方法，其特征是所述的鋰的化合物為碳酸鋰、氧化鋰、氫氧化鋰、氯化鋰、草酸鋰、乙酸鋰、硝酸鋰、硫酸鋰或磷酸二氫鋰。

4.根據權利要求1所述的一種同時摻氟和摻鋯的硅酸亞鐵鋰正極材料的制備方法，其特征是所述的亞鐵的化合物為草酸亞鐵、乙酸亞鐵、氯化亞鐵、硫酸亞鐵、氫氧化亞鐵、硝酸亞鐵、檸檬酸亞鐵、碳酸亞鐵或氧化亞鐵。

5.根據權利要求1所述的一種同時摻氟和摻鋯的硅酸亞鐵鋰正極材料的制備方法，其特征是所述的鋯的化合物為二氧化鋯、氫氧化鋯、鋯酸鈉、氟鋯酸鉀或硫酸鋯；所述的氟的化合物為氟化鋰、氟化鈉、氟化鉀或氟化銨。

6.根據權利要求1所述的一種同時摻氟和摻鋯的硅酸亞鐵鋰正極材料的制備方法，其特征是所述的碳粉為天然石墨粉、人造石墨粉或是乙炔黑。

7.根據權利要求1所述的一種同時摻氟和摻鋯的硅酸亞鐵鋰正極材料的制備方法，其特征是所述的惰性氣氛和弱還原氣氛為氮氣、氬氣、一氧化碳或二氧化碳，或是任意體積比的氫氣與氮氣的混合氣、氫氣與氬氣的混合氣、一氧化碳與二氧化碳的混合氣、一氧化碳與氮氣的混合氣、一氧化碳與氬氣的混合氣、二氧化碳與氮氣的混合氣、二氧化碳與氬氣的混合氣，或氮氣與氬氣的混合氣。