[發明專利]一種高功率磷酸鐵鋰電池材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201210278178.3
• 申請日: 2012-08-07
• 公開（公告）號: CN102760880A
• 公開（公告）日: 2012-10-31
• 發明（設計）人: 楊志寬;黃文杰;程元勝
• 申請（專利權）人: 楊志寬;程元勝
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;H01M4/62;B82Y30/00
• 代理公司: 煙臺雙聯專利事務所(普通合伙) 37225
• 代理人: 梁翠榮

1.一種高功率磷酸鐵鋰電池材料，其特征在于材料的結構為Li_1-xM_xFePO₄/C₁/C₂，其中x=0.02～0.08，C₁為穿插在磷酸鐵鋰材料中的一維納米碳材料，C₂為包覆在材料表面的有機物裂解碳，M為摻雜金屬元素。

2.權利要求1所述的一種高功率磷酸鐵鋰電池材料的制備方法，其特征在于其包括如下步驟：

第一步，以可溶性鐵鹽和磷酸鹽為原料，按照摩爾比Fe:P=0.96～1.04的比例稱取可溶性鐵鹽和磷酸鹽，將一維納米碳材料在無水乙醇中超聲分散均勻后，加入含鐵離子濃度為0.8～2.5mol/L的可溶性鐵鹽溶液中，并強力攪拌形成混合溶液，然后逐漸加入含PO₄^3-濃度為0.8～2.5mol/L的磷酸鹽溶液，并控制pH值在2～3之間，根據鐵源的價態加入可以全部氧化二價鐵的強氧化劑H₂O₂，生成裹雜有一維納米碳材料的磷酸鐵，經過過濾、洗滌、干燥，得到具有特殊結構的一維納米碳材料摻雜的球型磷酸鐵；

第二步，對第一步制備的含結晶水的球型磷酸鐵在以2～8℃/min的升溫速度從室溫升到550～650℃進行熱處理，保溫2～10h，除掉結晶水；

第三步，采用第二步得到的磷酸鐵，并以鋰源、有機碳源和摻雜金屬元素M的化合物為原料，按照摩爾比Fe：(Li+M)=1:1稱取，有機碳源加入量為原料總重量的15～20%，以酒精為分散劑，上述原料經研磨混合均勻、干燥處理除掉分散劑得到前驅體粉末，在高純氮氣氣氛下以2～8℃/min的升溫速度從室溫升到700～800℃進行高溫焙燒，保溫5～20h，自然降溫到室溫，經粉碎、分級，得到磷酸鐵鋰電池材料。

3.根據權利要求2所述的一種高功率磷酸鐵鋰電池材料的制備方法，其特征在于所述的可溶性鐵鹽為硫酸亞鐵、硝酸鐵、氯化鐵中的一種。

4.根據權利要求2所述的一種高功率磷酸鐵鋰電池材料的制備方法，其特征在于所述的磷酸鹽為磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、磷酸銨中的一種。

5.根據權利要求2所述的一種高功率磷酸鐵鋰電池材料的制備方法，其特征在于所述的一維納米碳材料的直徑為納米級，長度為微米級，為多壁碳納米管（CNTs）、氣相生長碳纖維（VGCF）中的一種，其加入量為生成的磷酸鐵鋰重量的1～3%。

6.根據權利要求2所述的一種高功率磷酸鐵鋰電池材料的制備方法，其特征在于所述的摻雜金屬元素M的化合物可以為MgO、Mg(OH)₂、TiO₂、Y₂O₃、Nb₂O₅、草酸鈮、V₂O₅、Cr₂O₃、MoO₃、鉬酸銨中的一種。

7.根據權利要求2所述的一種高功率磷酸鐵鋰電池材料的制備方法，其特征在于所述的鋰源為碳酸鋰、氫氧化鋰中的一種。

8.根據權利要求2所述的一種高功率磷酸鐵鋰電池材料的制備方法，其特征在于所述的有機碳源為葡萄糖、蔗糖、淀粉、麥芽糖、酚醛樹脂中的一種。

9.根據權利要求2所述的一種高功率磷酸鐵鋰電池材料的制備方法，其特征在于所述的第三步中的粉碎采用氣流粉碎或機械式粉碎，產品粒度呈正態分布，平均粒徑為0.5～5微米。