[發明專利]直接還原納米碳包覆的磷酸亞鐵鋰正極材料的制備方法

有效

• 申請號: 201210358796.9
• 申請日: 2012-09-25
• 公開（公告）號: CN102856548A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 童慶松
• 申請（專利權）人: 福建師范大學
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;C01B25/45;B82Y30/00
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊;吳欽緣

1.直接還原納米碳包覆的磷酸亞鐵鋰正極材料的制備方法,其特征在于制備過程由以下步驟組成:

1)直接還原納米碳的制備

按照還原劑與納米碳的重量比在1:1～1000范圍稱量還原劑；將還原劑與還原劑體積的200倍體積的蒸餾水或去離子水混合，制得還原劑與水的混合物，將納米碳加入還原劑與水的混合物中，在超聲波振蕩器中于30℃～90℃溫度區間的任一溫度加熱處理1h；抽濾洗滌后于10Pa～10132Pa壓力區間的任一壓力下室溫干燥3h，制得直接還原納米碳；

2)按照鋰離子:亞鐵離子:磷酸根離子的摩爾比為x?:?y?:?z稱量反應化合物鋰源化合物、亞鐵源化合物、磷酸源化合物;反應化合物摩爾比的x、y、z的范圍為:0.95≤x≤1.10,?0.90≤y≤1.05,?0.90≤z≤1.15;依據反應化合物的重量計算的磷酸亞鐵鋰理論產量的3.62％～14.5％重量稱量直接還原納米碳;

將稱量的鋰源化合物、亞鐵源化合物、磷酸源化合物及直接還原納米碳混合,加入濕磨介質,在100轉/分鐘～1000轉/分鐘的轉速球磨混合1小時～15小時,在70℃～135℃溫度區間的任一溫度于10Pa～5000Pa壓力范圍的任一壓力真空干燥，制得干燥粉末;干燥粉末置于惰性氣氛或弱還原氣氛中,按照1℃/min～30℃/min的升溫速率由室溫加熱到350℃～500℃溫度區間的任一溫度,保持溫度燒結3小時～18小時,然后按照1℃/min～30℃/min的升溫速率由前一燒結溫度加熱到650℃～900℃溫度區間的任一溫度,保持溫度燒結3小時～18小時，冷卻至室溫，制得直接還原納米碳包覆的磷酸亞鐵鋰正極材料。

2.根據權利要求1所述的直接還原納米碳包覆的磷酸亞鐵鋰正極材料的制備方法,其特征在于所述的濕磨介質的用量是依據鋰源化合物、亞鐵源化合物和磷酸源化合物的總體積的0.8倍～20倍體積量取的濕磨介質。

3.根據權利要求1所述的直接還原納米碳包覆的磷酸亞鐵鋰正極材料的制備方法,其特征在于所述的鋰源化合物是醋酸鋰、氯化鋰、氧化鋰、磷酸二氫鋰或氫氧化鋰；所述的亞鐵源化合物是草酸亞鐵、醋酸亞鐵、氯化亞鐵、碳酸亞鐵、氫氧化亞鐵或氧化亞鐵；所述的磷酸源化合物是磷酸、磷酸銨、磷酸氫二銨、磷酸二氫鋰或磷酸二氫銨。

4.根據權利要求1所述的直接還原納米碳包覆的磷酸亞鐵鋰正極材料的制備方法,其特征在于所述的鋰源化合物中磷酸二氫鋰與磷酸源化合物中的磷酸二氫鋰不共反應體系重疊使用。

5.根據權利要求1所述的直接還原納米碳包覆的磷酸亞鐵鋰正極材料的制備方法,其特征在于所述的惰性氣氛或弱還原氣氛是氮氣、氬氣或一氧化碳，或是體積比在10:1～100范圍的氮氣與氫氣的混合氣、氬氣與氫氣的混合氣或氮氣與氬氣的混合氣。

6.根據權利要求1所述的直接還原納米碳包覆的磷酸亞鐵鋰正極材料的制備方法,其特征在于所述的濕磨介質是甲醇、乙醇、丙醇、丙酮、甲醛、蒸餾水、去離子水或甲酸。

7.根據權利要求1所述的直接還原納米碳包覆的磷酸亞鐵鋰正極材料的制備方法,其特征在于所述的還原劑是Na₂SO₃、KI、HI、硼氫化鈉、硼氫化鉀、水合肼、三乙基硅烷、三丁基錫烷、鎂粉、鋁粉、鎳粉或還原鐵粉。

8.根據權利要求1所述的直接還原納米碳包覆的磷酸亞鐵鋰正極材料的制備方法,其特征在于所述的納米碳是碳納米管、石墨烯或氧化石墨烯。