[發(fā)明專利]溶膠-凝膠法制備正極材料磷酸鐵鋰的方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210309340.3
• 申請(qǐng)日: 2012-08-28
• 公開（公告）號(hào): CN102903915A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鐘勝奎;李普良;李華成;陳平;唐躍波;明憲權(quán);黎貴亮;陳南雄;韋慷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中信大錳礦業(yè)有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): H01M4/58
• 分類號(hào): H01M4/58
• 代理公司: 廣西南寧公平專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 45104
• 代理人: 翁建華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種溶膠-凝膠法制備正極材料磷酸鐵鋰的方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池被認(rèn)為是目前最佳的綠色環(huán)保理想電源，受到科技及工業(yè)界高度重視，并得到廣泛應(yīng)用。LiFePO₄作為極具潛力的鋰離子電池正極材料，具有較高電勢(shì)。這種材料能量密度高，而且原料豐富、成本低、對(duì)環(huán)境友好。

LiFePO₄主要制備方法有固相法、碳熱還原法和水熱法等，通過傳統(tǒng)的制備方法難以合成電化學(xué)性能好的LiFePO₄。如何控制粒度大小，提高電導(dǎo)率和離子擴(kuò)散速率成為L(zhǎng)iFePO₄研究的主要方向。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種溶膠-凝膠法制備正極材料磷酸鐵鋰的方法，使產(chǎn)品的粒徑分布均勻、細(xì)小、電導(dǎo)率和電化學(xué)性能提高。

本發(fā)明以如下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題：

本發(fā)明的工藝具體步驟為：

將摩爾比分別為1.9-2.1:1.9-2.1:0.95-1.1:1.9-2.1鐵鹽、鋰鹽、螯合劑和磷酸鹽溶于水后混合均勻，采用15％的氨水調(diào)節(jié)pH在8-10，攪拌至粘稠，干燥后將其在非氧化性氣氛下于600℃-700℃燒結(jié)12-24h，冷卻得到磷酸鐵鋰。

所述鐵鹽為檸檬酸鐵或硝酸鐵。

所述鋰鹽為氫氧化鋰、硝酸鋰或醋酸鋰。

所述螯合劑為聚乙二醇-1000、聚乙二醇-2000、聚乙二醇-4000或聚乙二醇-10000。

所述磷酸鹽為磷酸二氫銨、磷酸氫二銨或磷酸銨。

所述非氧化性氣氛為氬氣、氮?dú)饣驓錃狻?!-- SIPO -->

本發(fā)明簡(jiǎn)化了合成工藝，在溶膠步驟將原料混合到分子級(jí)，降低燒結(jié)溫度,有機(jī)物在預(yù)處理階段分解生成碳并均勻地分散于前驅(qū)體中，可有效抑制樣品晶粒的過分長(zhǎng)大，使所合成材料粒徑分布均勻、細(xì)小、電導(dǎo)率提高；合成溫度和燒結(jié)時(shí)間可調(diào)，可得到不同粒度的材料；樣品的充放電性能和循環(huán)性能提高；本發(fā)明的方法簡(jiǎn)單方便、易于控制，制備成本降低。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的2號(hào)樣品LiFePO₄的XRD圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1的2號(hào)樣品LiFePO₄的SEM圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例1的2號(hào)樣品LiFePO₄的首次充放電曲線。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例1的2號(hào)樣品LiFePO₄的循環(huán)性能曲線。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：

將0.19mol硝酸鐵和0.21mol氫氧化鋰、0.105mol?PEG-4000和0.21mol磷酸二氫氨溶于水后混合均勻,加入用15％的氨水調(diào)節(jié)pH至9，攪拌至粘稠，干燥后在氬氣氣氛下分別于600℃、650℃、700℃燒結(jié)18h，冷卻后即為L(zhǎng)iFePO₄。所得到的產(chǎn)物經(jīng)X射線衍射分析，表明均為L(zhǎng)iFePO₄，沒任何雜相，通過SEM可得到產(chǎn)物的粒徑在0.1μm左右。將所得到的產(chǎn)物組裝成實(shí)驗(yàn)扣式電池測(cè)其充放電比容量和循環(huán)性能，在0.1C的倍率下進(jìn)行充放電，其首次放電容量和循環(huán)30次后放電容量見表1。

表1?實(shí)施例1的實(shí)驗(yàn)條件和結(jié)果

實(shí)施例2：

將0.20mol檸檬酸鐵和0.20mol醋酸鋰、0.10mol?PEG-10000和0.20mol磷酸氫二氨溶于水后混合均勻,采用15％的氨水調(diào)節(jié)pH至10，攪拌至粘稠，干燥后在氮?dú)鈿夥障掠?00℃燒結(jié)12、18和24h，冷卻后即為L(zhǎng)iFePO₄。所得到的產(chǎn)物經(jīng)X射線衍射分析，表明均為L(zhǎng)iFePO₄，沒任何雜相，通過SEM可得到產(chǎn)物的粒徑在0.1μm左右。將所得到的產(chǎn)物組裝成實(shí)驗(yàn)扣式電池測(cè)其充放電比容量和循環(huán)性能，在0.1C的倍率下進(jìn)行充放電，其首次放電容量和循環(huán)30次后放電容量見表2。

表2?實(shí)施例2的實(shí)驗(yàn)條件和結(jié)果