[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
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技術領域

本發明涉及鋰離子電池正極材料，具體來說涉及一種鋰離子電池正極材料磷酸鐵鋰納米帶及其制備方法和采用該材料制備的鋰離子電池，屬于動力電池技術領域。

背景技術

1997年，Goodenough等人首次報道了橄欖石型結構的LiFePO₄能可逆地嵌入和脫出鋰離子，可用作鋰離子電池正極材料(Electrochem.Soc.，1997，144(4)：1188-1194)。由于LiFePO₄具有良好的安全性，循環性、熱穩定性，同時又具有無毒、無污染、原材料來源豐富且價格低廉等優點，該材料被認為是極有可能替代現有材料的新一代正極材料，受到國內外科學工作者的廣泛關注。

橄欖石結構的LiFePO₄是一種基于鐵的化合物，相對于其他基于Co、Ni和Mn的化合物價格更為低廉，而且無毒性無污染。目前，LiFePO₄的主要合成方法有高溫固相法、碳熱還原法、微波法、水熱法、溶膠凝膠法、共沉淀法及噴霧干燥法等。合成的LiFePO₄多為球形顆粒和棒狀結構。Goodenough、Ki-Won?Kim等課題組采用高溫固相法合成了類球形的LiFePO₄(J.Electrochem.Soc.，1997，144：1609～1613；Journal?of?Power?Sources.2008，179：340～346；Ionics，2009，15：689～692)；Hui-ping?Liu等以NH₄H₂PO₄，Li₂CO₃和Fe₂O₃為原料，乙炔黑和葡萄糖為碳源，采用碳熱還原法制備了LiFePO₄/C粉末，并研究了其電化學性能(Journal?of?Power?Sources，2008(184)：469～472)；Higuchi等分別以碳酸鋰和磷酸銨作為鋰源和磷源，鐵乳酸鹽和鐵醋酸鹽為鐵源，采用家用微波爐在惰性氣氛中煅燒固體前驅物制備了LiFePO₄(J.Power?Sources，2003，119～121：258～261)；Hongli?Zou等以FePO₄為鐵源，葡萄糖為碳源，采用微波法成功的制備了結晶良好的LiFePO₄/C納米粒子，粒徑為50-100nm(Materials?Research?Bulletin，2010，45：149～152)；Youyong?Liu等采用平均分子量為30000的PEG為碳源制備了碳包覆的LiFePO₄納米球，在0.1C、1C、5C倍率下首次放電量分別為146、128和113mAh/g(Electrochimica?Acta，2010，55：3921～3926)；Yang等采用水熱法成功制備了LiFePO₄，水熱條件為120℃，反應5h(Electrochem.Commun.，2001，3：505～508)；Chi-Wi?Ong等利用共沉淀法，以幾種有機物作為碳源在750℃下焙燒8h得到結晶良好分散均勻的LiFePO₄納米顆粒，粒徑為200nm左右(Journal?of?Electrochemical?Society，2007，154(6)：A527～A533)；日本的Haoshen?Zhou課題組采用靜電紡絲技術合成了內層為碳納米管，中間為LiFePO₄與無定形碳的混合物，外層為無定形碳的三層結構納米線(ACS?Applied?Materials?Interfaces，2010，2(1)：212～218)；中國科學技術大學的汪龍采用靜電紡絲技術制備了LiFePO₄/C薄膜(中國科學技術大學博士學位論文，2010)。

發明內容