[發明專利]鋰離子電池正極材料磷酸鐵鋰納米帶及其制備方法

有效

• 申請號: 201110249540.X
• 申請日: 2011-08-29
• 公開（公告）號: CN102306775A
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發明（設計）人: 王進賢;董相廷;鄭惠元;劉桂霞;于文生;徐佳
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;H01M10/0525;D01F9/21;D01F1/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種鋰離子電池正極材料磷酸鐵鋰納米帶，其特征在于，所述的磷酸鐵鋰納米帶表面光滑，厚度60～300nm，寬度5～25μm，長度大于100μm；所述的磷酸鐵鋰納米帶的分子式為LiFePO₄，為橄欖石結構。

2.一種如權利要求1所述的磷酸鐵鋰納米帶的制備方法，其特征在于，所述方法包括以下具體步驟：

一、紡絲液的配制

(一)將鋰源，鐵源，磷源溶于溶劑中，攪拌得到磷酸鐵鋰前驅體溶液，所述的磷酸鐵鋰前驅體至少含有1種鋰源、1種鐵源、1種磷源，所述的鋰源為硝酸鋰或氫氧化鋰中的1種或2種的混合物，所述的鐵源為硝酸鐵、醋酸亞鐵、氯化鐵、氯化亞鐵或硫酸亞鐵銨中的1種或1種以上的混合物，所述的磷源為磷酸、磷酸氫二銨、磷酸二氫銨或磷酸銨中的1種或者1種以上的混合物，所述的溶劑為水、乙醇或N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中的1種或1種以上的混合物，其中，鋰源，鐵源和磷源的比例按照物質的量計為1∶1∶1；

(二)向所述磷酸鐵鋰前驅體溶液中加入高分子模板劑，攪拌得到磷酸鐵鋰前驅體和高分子的混合紡絲液，所述的高分子模板劑為聚乙烯吡咯烷酮(PVP)或聚乙烯醇(PVA)中的1種或2種的混合物；其配比(質量百分比)為：

磷酸鐵鋰前驅體????????10～15％，

高分子????????????????20～35％，

溶劑??????????????????50～70％；

二、磷酸鐵鋰前驅體/高分子復合納米帶的制備

采用靜電紡絲方法，紡絲電壓為10～25kV、固化距離為10～30cm，紡絲溫度為15～26℃，濕度為30～55％，得到磷酸鐵鋰前驅體/高分子復合納米帶；

三、磷酸鐵鋰納米帶的制備

對磷酸鐵鋰前驅體/高分子復合納米帶進行熱處理，升溫速率為0.5～10.0℃/min；首先在300～400℃空氣氛圍內保溫4～8小時，然后在600～900℃范圍內的某一溫度下氬氣氣氛中保溫10～24小時，之后自然冷卻至室溫，得到磷酸鐵鋰納米帶。

3.一種鋰離子電池，其特征在于，所述的鋰離子電池的正極材料為LiFePO₄納米帶，在0.1C倍率下，首次放電比容量大于154.6mAh/g，循環20次后沒有出現衰減，內阻小于60。

4.根據權利要求3所述的鋰離子電池，其特征在于，所述的鋰離子電池使用的負極材料為金屬鋰片、石墨碳或導電炭黑中的1種，隔膜為聚乙烯或聚丙烯中的1種，電解質為LiPF₆。

5.一種如權利要求1所述的磷酸鐵鋰納米帶的應用，其特征在于可用作鋰離子電池正極材料。