[發明專利]一種含氧空位硅酸亞鐵鋰與碳復合正極材料及制備方法

無效

• 申請號: 201110092823.8
• 申請日: 2011-04-14
• 公開（公告）號: CN102201574A
• 公開（公告）日: 2011-09-28
• 發明（設計）人: 木士春;楊金龍
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;H01M4/1397
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 張安國;伍見

1.一種基于二次鋰電池含氧空位硅酸亞鐵鋰與碳復合正極材料，其化學表達式為：

Li₂FeSiO_4-xN_y/C，其中0＜x≤1，0＜y≤0.5，x，y不同時為0，且滿足條件x≥3y/2。

2.根據權利要求1所述的基于二次鋰電池含氧空位硅酸亞鐵鋰與碳復合正極材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

1)將二價鐵源，硅源按物質的量的比1∶1，和摻雜氮源的液體或固體或氣體充分混合在水、無水乙醇、丙酮中的至少一種溶劑中，其氣體氮源通過控制氣氛控制，調節pH值在7-12之間，劇烈攪拌1-24h，再將鋰源和還原性的碳源加入，控制溫度在70-160℃，劇烈攪拌1-48h，得到前聚體溶膠，在60-150℃的溫度下烘干得到前聚體干凝膠；

2)采用二次高溫固相法，將前聚體干凝膠在惰性氣氛或者還原氣氛下以1-20℃/min的速率加熱到300-500℃恒溫1-24h，再以1-20℃/min的速率降溫或自然冷卻到室溫，將粉末壓片，再以600-850℃的溫度煅燒1-48h，冷卻至室溫后，即得含氧空位硅酸亞鐵鋰與碳復合材料Li₂FeSiO_4-xN_y/C粉末，其中0＜x≤1，0＜y≤0.5。

3.根據權利要求2所述的基于二次鋰電池含氧空位硅酸亞鐵鋰與碳復合正極材料的制備方法，其特征在于，所述的鋰源為氫氧化鋰、醋酸鋰、碳酸鋰、氯化鋰、硫酸鋰或硝酸鋰。

4.根據權利要求2所述的基于二次鋰電池含氧空位硅酸亞鐵鋰與碳復合正極材料的制備方法，其特征在于，所述的二價鐵源為草酸亞鐵、醋酸亞鐵、氯化亞鐵、硝酸亞鐵、碳酸亞鐵、乳酸亞鐵或硫酸亞鐵。

5.根據權利要求2所述的基于二次鋰電池含氧空位硅酸亞鐵鋰與碳復合正極材料的制備方法，其特征在于，所述的硅源為正硅酸甲酯或正硅酸乙酯。

6.根據權利要求2所述的基于二次鋰電池含氧空位硅酸亞鐵鋰與碳復合正極材料的制備方法，其特征在于，所述的碳源為葡萄糖、蔗糖、乙炔黑、炭黑或碳凝膠，其含量為5wt％-20wt％。

7.根據權利要求2所述的基于二次鋰電池含氧空位硅酸亞鐵鋰與碳復合正極材料的制備方法，其特征在于，所述的氣氛為氮氣、氨氣、氬氣、氮氫混合氣體、氬氫混合氣體或者一氧化碳和二氧化碳混合氣體。

8.根據權利要求2所述的基于二次鋰電池含氧空位硅酸亞鐵鋰與碳復合正極材料的制備方法，其特征在于，所述的pH值調節用氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀或氨水。

9.根據權利要求2所述的基于二次鋰電池含氧空位硅酸亞鐵鋰與碳復合正極材料的制備方法，其特征在于，所述的摻雜的氮源為氮化鋰、硝酸鋰、乙二胺、四甲基乙二胺、N-乙基乙二胺、氮氣或氨氣。

10.根據權利要求2所述的基于二次鋰電池含氧空位硅酸亞鐵鋰與碳復合正極材料的制備方法，其特征在于，所述的溶劑為無水乙醇或丙酮。