[發(fā)明專(zhuān)利]一種鋰離子電池正極材料的碳包覆前驅(qū)體及其制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210049091.9
• 申請(qǐng)日: 2012-02-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103296276A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉燕林;李偉善;蔡惠群;馬玉茹;魏銀倉(cāng);張兵
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 珠海銀通新能源有限公司;華南師范大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01M4/58
• 分類(lèi)號(hào): H01M4/58;C01B25/45
• 代理公司: 廣州華進(jìn)聯(lián)合專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 李雙皓;萬(wàn)志香

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池材料領(lǐng)域，特別涉及一種鋰離子電池正極材料的碳包覆前驅(qū)體及其制備方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池自上世紀(jì)九十年代初商品化以來(lái)得到了飛速發(fā)展，已成為手機(jī)等移動(dòng)通訊、筆記本電腦、攝像機(jī)等便攜式產(chǎn)品的最主要電源供應(yīng)設(shè)備，隨著新能源概念及新能源車(chē)的提出，動(dòng)力型鋰離子電池成為現(xiàn)在及未來(lái)發(fā)展主要方向，同時(shí)對(duì)電池材料的要求也越來(lái)越高。橄欖石結(jié)構(gòu)磷酸系材料，其中以磷酸鐵鋰(LiFePO4)為典型代表，其安全性高，循環(huán)穩(wěn)定性好，材料豐富、廉價(jià)易得，充放電平臺(tái)明顯、穩(wěn)定和容量適中等優(yōu)點(diǎn)，成為動(dòng)力型鋰離子電池的主要正極材料之一。但是該類(lèi)材料電子電導(dǎo)率極低，嚴(yán)重限制著其在鋰動(dòng)力電池中的應(yīng)用，特別是在大功率電池中的應(yīng)用。碳包覆是一種最為簡(jiǎn)單、相對(duì)有效的提高其電導(dǎo)率，從而改善其電化學(xué)性能的方法，但是包覆碳前驅(qū)體的選擇及其包覆方法是該過(guò)程的難點(diǎn)。

目前用以包覆的碳前驅(qū)體有葡萄糖、蔗糖、淀粉，聚合物醇、烯酸以及酰胺等，但是，因?yàn)檫@些碳前驅(qū)體在材料燒結(jié)所需溫度下所形成的碳石墨化程度低，所以其制備的材料電導(dǎo)率很難得到較大幅度提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種鋰離子電池正極材料的碳包覆前驅(qū)體。

具體的技術(shù)方案如下：

一種鋰離子電池正極材料的碳包覆前驅(qū)體，包括鋰源、鐵源、磷酸源和包覆碳源酚醛樹(shù)脂，其中鋰源、鐵源、磷酸源的摩爾配比為：1～1.1∶1∶1，所述酚醛樹(shù)脂的用量為4～10g/1mol鋰源。

優(yōu)選地，所述酚醛樹(shù)脂為可溶性酚醛樹(shù)脂或部分可溶酚醛樹(shù)脂。

優(yōu)選地，所述鋰源為碳酸鋰、氫氧化鋰、醋酸鋰、草酸鋰、磷酸氫二鋰、磷酸二氫鋰、硝酸鋰或氟化鋰。

優(yōu)選地，所述鐵源為草酸鐵、草酸亞鐵、氧化鐵、四氧化三鐵、硫酸亞鐵、硝酸亞鐵或氯化亞鐵。

優(yōu)選地，所述磷酸源為磷酸、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、磷酸二氫鋰或磷酸氫二鋰。

本發(fā)明的另一目的是提供上述碳包覆前驅(qū)體的制備方法。

具體的技術(shù)方案如下：

一種上述碳包覆前驅(qū)體的制備方法，包括如下步驟：

(1)在行星球磨機(jī)中加入溶劑，按摩爾配比準(zhǔn)確稱(chēng)取鋰源、鐵源和磷酸源置于行星球磨機(jī)中，球磨混勻，所述溶劑的用量以能完全浸潤(rùn)原料為準(zhǔn)；

(2)將酚醛樹(shù)脂溶于步驟(1)相同的溶劑中，配制成濃度為15-25％的溶液，然后加入到步驟(1)中的行星球磨機(jī)中，繼續(xù)球磨混勻；

(3)將步驟(2)得到混合物烘干并真空干燥，將干燥后的混合物在純氬氣氣氛中，在300-500℃條件下煅燒3-5h，冷卻球磨后即得所述鋰離子電池正極材料的碳包覆前驅(qū)體。

優(yōu)選地，所述溶劑為水、丙酮、乙醇中的一種或幾種。

本發(fā)明的另一目的是提供一種鋰離子電池正極材料。

具體的技術(shù)方案如下：

一種由上述碳包覆前驅(qū)體制備得到鋰離子電池正極材料。

本發(fā)明的另一目的是提供上述鋰離子電池正極材料的制備方法。

具體的技術(shù)方案如下：

一種鋰離子電池正極材料的制備方法，包含如下步驟：將上述方法制備得到的碳包覆前驅(qū)體在純氬氣氣氛中，650-900℃條件下煅燒5-10h，即得。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

本發(fā)明針對(duì)目前磷酸系電極材料電導(dǎo)率差，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的極化的問(wèn)題，提供了一種材料易得，操作簡(jiǎn)單，適合規(guī)模化生產(chǎn)，能有效提高材料導(dǎo)電性的碳包覆前驅(qū)體及其制備方法。

本發(fā)明的碳包覆前驅(qū)體加入酚醛樹(shù)脂作為包覆用碳源，在溶劑中進(jìn)行行星球磨一定時(shí)間，除去溶劑后于惰性氣氛中煅燒合成鋰離子電池正極材料。該方法以含高比例Sp²碳為碳源，提高碳的石墨化程度，從而更有效降低材料由于導(dǎo)電性差導(dǎo)致的嚴(yán)重極化，同時(shí)酚醛樹(shù)脂具有的還原性，防止了過(guò)渡金屬的不利氧化，原料便宜、易得，過(guò)程簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為L(zhǎng)iFePO4/C正極材料(實(shí)施例1方法制備得到)的前三圈充放電曲線；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例2方法所制備的LiFePO4/C(LFP/C-R)正極材料和用葡萄糖傳統(tǒng)包覆方法制備的LiFePO4/C(LFP/C-G)正極材料的交流阻抗圖(其中左上角為擬合用等效電路圖)。

具體實(shí)施方式