[發明專利]固相合成的一種金屬離子鉬摻雜的磷酸鐵鋰正極材料的制備方法

無效

• 申請號: 201110231709.9
• 申請日: 2011-08-15
• 公開（公告）號: CN102306770A
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發明（設計）人: 孫琦;畢冬穎;于觀霞
• 申請（專利權）人: 青島乾運高科新材料有限公司
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及固相合成的一種金屬離子鉬摻雜的磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，用于鋰離子電池正極材料，屬新能源材料領域。

背景技術

汽車工業的迅速發展，推動了全球機械、能源、交通等工業的進步和發展，但燃油汽車在造福人類的同時，尾氣排放也給人類居住環境造成了嚴重污染。據統計，目前大氣污染成分的63％來自燃油汽車，已達到了必須加以嚴格控制和治理的程度能源短缺和環保的要求推動了電動汽車及混合動力汽車的發展，它們對鋰離子電池有著特殊的性能要求，但目前商品化的鋰離子電池還不能滿足大規模應用的要求。磷酸鐵鋰正極材料由于其出眾的安全性和便宜的價格等優點，在動力型電池應用方面具有非常誘人的前景，被認為是標志著鋰離子電池一個新時代的到來。

LiFePO₄大規模應用最大的障礙是其離子傳導率和電子傳導率比較低，導致大電流放電性能比較差。目前改善LiFePO₄導電性能的研究主要集中在碳包覆及金屬粒子摻雜兩方面。對材料進行碳包覆能在晶粒表面形成碳包覆層，提高電子電導率，阻止晶粒長大，但是這種表面修飾工藝不能從根本上改善材料的結構，阻礙了LiFePO4性能的進一步提高。對材料進行離子摻雜，通過高價離子取代LiFePO₄晶格中的部分Fe²⁺，改變晶格中局域能級，降低鋰離子在晶格中擴散的能壘，從而提高LiFePO₄的電化學性能。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明所要解決的技術問題是，提供一種循環性能優越、導電效率高、能耗低、方法簡單的固相合成的一種金屬離子鉬摻雜的磷酸鐵鋰正極材料的制備方法。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：一種固相合成的一種金屬離子鉬摻雜的磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)、首先按照Li_1-XMo_XFePO₄的化學計量比稱取鋰源、摻雜源、鐵源、磷源，所述鋰源、摻雜源、鐵源、磷源按照Li∶Mo∶Fe∶P＝(1-X)∶X∶1∶1的摩爾比進行配料，并加入6～8wt％的蔗糖；所述摻雜源為Mo₂O₃；X的范圍為0.5％-5％；

(2)、將步驟(1)中稱取的配料在雙螺旋混料機或罐磨機中混合5～7小時，形成漿料；

(3)、將步驟(2)得到的漿料放入真空干燥箱中在100℃～110℃下干燥2h～4h；

(4)、將干燥后的漿料在惰性氣體氣氛下，在340℃～360℃下預燒2h，然后直接在惰性氣體氣氛中經1h～2h升溫至700℃～800℃，恒溫焙燒8h-11h，冷卻至室溫，充分研磨后備用；

上述的固相合成的一種金屬離子鉬摻雜的磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，所述鐵源為硫酸亞鐵；鋰源為碳酸鋰；磷源為磷酸氫二銨。

上述的固相合成的一種金屬離子鉬摻雜的磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，所述惰性氣體為He、Ar、N₂中的一種或Ar與H₂的混合氣。

上述的固相合成的一種金屬離子鉬摻雜的磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，所述雙螺旋混料機或罐磨機混合時間6h。

上述的固相合成的一種金屬離子鉬摻雜的磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，所述混合料真空干燥箱中干燥溫度為105℃，干燥時間3h。

上述的固相合成的一種金屬離子鉬摻雜的磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，所述預燒溫度為350℃；經1.5h升至焙燒溫度，所述焙燒溫度為750℃并恒溫焙燒10h。

本發明固相合成的一種金屬離子鉬摻雜的磷酸鐵鋰正極材料的優點是：參雜鉬的磷酸鐵鋰做正極材料，大大提高了其優越的物理化學和電化學性能，平均粒徑D₅₀在2-4μm之間，振實密度1.0-1.4g/cm³，比表面積0.5-0.7m²/g，其他雜質均小于5ppm。其初始容量在140-150mAh/g，電池測試：正極以重量比磷酸鐵鋰∶PVDF∶導電劑＝90∶5∶5混合涂成正極，金屬鋰片作負極，電解液1MliPF₆/EC∶DEC(1∶1)，常溫下0.1C充放，500次循環后容量保持率在80％-90％。該方法簡單，能耗低，效率高、反應時間不長，且全過程自動監控，原料易得，成本低。

具體實施方式

下面結合附圖及具體實施例對本發明做進一步詳細說明；

實施例1