[發(fā)明專利]一種鋰離子電池正極材料及其制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110267162.8
• 申請(qǐng)日: 2011-09-09
• 公開（公告）號(hào): CN102299329A
• 公開（公告）日: 2011-12-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁良杰;艾常春;王曼;胡樂;歐陽勇;劉妍妍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M4/58
• 分類號(hào): H01M4/58;H01M4/136;H01M4/1397
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 汪俊鋒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋰離子電池正極材料及其制備方法，屬于電池材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

鋰離子電池的性能主要取決于正負(fù)極材料，磷酸鐵鋰作為鋰離子電池的正極材料是近幾年才出現(xiàn)的事，國內(nèi)開發(fā)出大容量磷酸鐵鋰電池是2005年7月。其安全性能與循環(huán)壽命是其它材料所無法相比的，這些也正是動(dòng)力電池最重要的技術(shù)指標(biāo)。1C充放循環(huán)壽命達(dá)2000次。單節(jié)電池過充電壓30V不燃燒，穿刺不爆炸。磷酸鐵鋰正極材料做出大容量鋰離子電池更易串聯(lián)使用。以滿足電動(dòng)車頻繁充放電的需要。具有無毒、無污染、安全性能好、原材料來源廣泛、價(jià)格便宜，壽命長等優(yōu)點(diǎn)，是新一代鋰離子電池的理想正極材料。

磷酸鐵鋰之所以還沒有大范圍的應(yīng)用，導(dǎo)電性差是一個(gè)主要的問題。這個(gè)問題目前已經(jīng)可以得到解決：就是添加C或者金屬銀或銅。但添加碳會(huì)大大降低振實(shí)密度，而單純添加銀，效果雖好，但成本昂貴。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種導(dǎo)電性好且廉價(jià)的鋰離子電池正極材料及其制備方法。該方法工藝過程簡單，能耗低，所得產(chǎn)品流動(dòng)性好、分散性好。

一種鋰離子電池正極材料，為摻雜SiO₂Ag的磷酸亞鐵鋰固體粉末，粒徑分布在50nm～5μm，形貌為類球形，SiO₂Ag摻雜量為磷酸亞鐵鋰質(zhì)量的0.01％～1％。

上述磷酸鐵鋰正極材料的制備方法如下：

將等摩爾的磷酸鐵和碳酸鋰，聚合物與球形SiO₂Ag復(fù)合物，加入到帶研磨球的容器中，混合研磨30～120min；

取出混合物在80～150℃下混煉10～180min，冷卻后，將混煉物粉碎，打成餅；將餅放到惰性氣氛爐中于600～800℃加熱處理8～10小時(shí)，冷卻至室溫，經(jīng)破碎、分級(jí)處理即得到目標(biāo)產(chǎn)物。

根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，所用的磷酸鐵為含結(jié)晶水或不含結(jié)晶水，磷酸鐵與碳酸鋰最好具有微納結(jié)構(gòu)。

聚合物與球形SiO₂Ag復(fù)合物采用聚合物與球形SiO₂Ag共混得到。

聚合物為樹脂或糖類，其用量為磷酸鐵和碳酸鋰總質(zhì)量的3％～6％。

球形SiO₂Ag的粒徑分布為50nm～3μm，用量為磷酸亞鐵鋰質(zhì)量的0.01％～1％。

球形SiO₂Ag采用具有微納組分的球形二氧化硅與含銀化合物通過化學(xué)包覆作用獲得。

混煉使用可以加熱的單螺桿或雙螺桿或可加熱的對(duì)輥設(shè)備。

打餅采用具有一定壓力并配有不銹鋼模具的設(shè)備，餅為各種立體幾何圖形，最好為圓柱形或球形。

惰性氣氛爐為氮?dú)饣蚧钚蕴勘Ｗo(hù)爐。

采用本發(fā)明的技術(shù)方案所達(dá)到的有益效果：

本發(fā)明的制備方法工藝過程簡單，流動(dòng)性好，易分散，粒度分布在50nm～5μm，形貌為類球形適合于鋰離子電池正極材料。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：

取4578克無水磷酸鐵、1127克碳酸鋰、200克酚醛樹脂與52克球形SiO₂Ag的共混復(fù)合物252克放入不銹鋼容器中混合30分鐘，在150℃下雙螺桿混煉10分鐘，打成圓柱形餅，于反應(yīng)爐中在氮?dú)獗Ｗo(hù)下于800℃下反應(yīng)6小時(shí)后，冷至室溫后，取出，破碎，分級(jí)，得到0.5～5微米固體粉末材料，材料1C放電容量達(dá)到150mAh/g。

實(shí)施例2：

取5655克二水磷酸鐵、1127克碳酸鋰、300克聯(lián)苯樹脂與5克球形SiO₂Ag的共混復(fù)合物305克放入不銹鋼容器中混合120分鐘，在80℃下單螺桿混煉180分鐘，打成球形餅，于反應(yīng)爐中在活性炭保護(hù)下于700℃下反應(yīng)10小時(shí)后，冷至室溫后，取出，破碎，分級(jí)，得到0.05～0.5微米固體粉末材料，材料1C放電容量達(dá)到140mAh/g。

實(shí)施例3：

取4578克無水磷酸鐵、1127克碳酸鋰、180克蔗糖與20克球形SiO₂Ag的共混復(fù)合物300克放入不銹鋼容器中混合60分鐘，在120℃下對(duì)輥混煉100分鐘，打成圓柱形餅，于反應(yīng)爐中在氮?dú)獗Ｗo(hù)下于600℃下反應(yīng)12小時(shí)后，冷至室溫后，取出，破碎，分級(jí)，得到0.5～3微米固體粉末材料，材料1C放電容量達(dá)到145mAh/g。