[發(fā)明專利]鍶、鋇參雜磷酸鐵鋰納米正極材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110418925.4
• 申請日: 2011-12-12
• 公開（公告）號(hào): CN102683683A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張健;張新球;吳潤秀;王晶;張雅靜;李杰;李安平;李先蘭;韋麗梅
• 申請（專利權(quán)）人: 韋麗梅
• 主分類號(hào): H01M4/58
• 分類號(hào): H01M4/58
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的鍶、鋇參雜磷酸鐵鋰納米正極材料制備方法，屬于一種鋰電池正極材料制備方法，特別涉及一種磷酸鐵鋰電池正極材料制備方法。

背景技術(shù)

納米材料是指在三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍(1-100nm)或由它們作為基本單元構(gòu)成的材料，納米級(jí)結(jié)構(gòu)材料簡稱為納米材料(nanometermaterial)，是指其結(jié)構(gòu)單元的尺寸介于1納米～100納米范圍之間。由于它的尺寸已經(jīng)接近電子的相干長度，它的性質(zhì)因?yàn)閺?qiáng)相干所帶來的自組織使得性質(zhì)發(fā)生很大變化。并且，其尺度已接近光的波長，加上其具有大表面的特殊效應(yīng)，因此其所表現(xiàn)的特性，例如熔點(diǎn)、磁性、光學(xué)、導(dǎo)熱、導(dǎo)電特性等等，往往不同于該物質(zhì)在整體狀態(tài)時(shí)所表現(xiàn)的性質(zhì)。摻雜改性的磷酸鐵鋰正極材料，通過摻雜可將電導(dǎo)率提高，高倍率充放電性能也得到改善，在一定程度上抑制了容量衰減的作用。摻雜途徑可提高、改善鋰離子正極材料性能，已是公認(rèn)的一種可行的方式。經(jīng)公開專利檢索，目前記載有關(guān)鋰電池納米正極材料專利申請3件，其為：蘭州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院的00134039.5一種鋰離子電池納米正極材料LiCoC₂的制備方法；清華大學(xué)；山西省玻璃陶瓷科學(xué)研究所的200610011712.9稀土摻雜包碳型納米正極材料磷酸鐵鋰及其制備方法；上海交通大學(xué)的200710037314.9鋰離子電池納米正極材料的連續(xù)水熱合成方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：基于現(xiàn)有技術(shù)的磷酸鐵鋰正極材料(LiFePO₄)的結(jié)構(gòu)限制，存在其導(dǎo)電性差和鋰離子擴(kuò)散系數(shù)低的不足，提出一種鍶、鋇參雜磷酸鐵鋰納米正極材料及其制備方法。

本發(fā)明鑒于摻雜途徑可提高、改善鋰離子正極材料性能，已是公認(rèn)的一種可行的方式。根據(jù)鋇/鋰的化學(xué)性質(zhì)，電學(xué)性能，晶體結(jié)構(gòu)特征，是最相近似的元素的特點(diǎn)：

鋇，是堿土金屬中最活潑的元素，由于它很活潑，且容易被氧化，應(yīng)保存在煤油和液體石蠟中。

電離能5.212電子伏特，第一電離能502.9kJ/mol；

晶體結(jié)構(gòu)：晶胞為體心立方晶胞，每個(gè)晶胞含有2個(gè)金屬原子；

晶胞參數(shù)：a＝502.8pm；b＝502.8pm；c＝502.8pm；α＝90°；β＝90°；γ＝90°。

鋰，金屬元素，可與大量無機(jī)試劑和有機(jī)試劑發(fā)生反應(yīng)。與氧、氮、硫等均能化合，由于易受氧化而變暗，且密度比煤油小，故應(yīng)存放于液體石蠟中。

電離能5.392電子伏特，第一電離能520.2kJ/mol；

晶體結(jié)構(gòu)：晶胞為體心立方晶胞，每個(gè)晶胞含有2個(gè)金屬原子；

晶胞參數(shù)：a＝351pm；b＝351pm；c＝351pm；α＝90°；β＝90°；γ＝90°。

認(rèn)為鋇應(yīng)是最易于起鋰位摻雜作用的。本發(fā)明是通過鋇摻雜進(jìn)行試驗(yàn)、在用鋇摻雜的情況，可再加入1-2個(gè)其它元素，構(gòu)成2元或3元摻雜，以獲得性能較好的鋰電池正極材料，其制成納米級(jí)產(chǎn)品其性能將更優(yōu)秀。

本發(fā)明的鍶、鋇參雜磷酸鐵鋰納米正極材料，其特征在于：其粉末粒度在30-85nm范圍，其化學(xué)組成或化學(xué)通式可表述為：LiSrxBayFePO₄，x＝0.00002-0.00005，y＝0.0003-0.003；其中Li、Sr、Ba、Fe、P的mol比為：1mol?Li：0.00002-0.00005mol?Sr：0.0003-0.003mol?Ba：1mol?Fe：1mol?P。