[發(fā)明專利]鈦修飾的碳納米管包覆磷酸亞鐵鋰正極材料的制備方法

有效

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• 申請日: 2012-09-25
• 公開（公告）號: CN102856550A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 童慶松;黃娟;韓銘;姜祥祥;周慧;蔡斌;王浪;潘櫻
• 申請（專利權(quán)）人: 福建師范大學(xué)
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58
• 代理公司: 福州元創(chuàng)專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學(xué)俊;吳欽緣

1.鈦修飾的碳納米管包覆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)碳化合物的制備

將檸檬酸和乙二醇按摩爾比1:4混合，于45℃～70℃溫度區(qū)間的任一溫度攪拌2h，置于壓力為10Pa～10132Pa壓力區(qū)間的任一壓力，溫度為125℃～175℃溫度區(qū)間的任一溫度攪拌5h；在175℃于10Pa～1013Pa壓力下真空干燥，除去未反應(yīng)參加反應(yīng)的乙二醇得到棕色粘液；將棕色粘液隔絕空氣加熱至300℃，保溫300℃燒結(jié)3h，冷卻至室溫，粉碎成粉末狀前驅(qū)體；將粉末狀前驅(qū)體置于Al₂O₃瓷舟中,在空氣氣氛中于400℃燒結(jié)8h，冷卻至室溫制得碳化合物；

2)修飾碳化合物的制備

在制備的碳化合物中加入質(zhì)量濃度為20%?HCl溶液，在超聲波振蕩器中處理15min；按照碳化合物與TiCl₃重量比在1:0.1～1范圍滴入15%?TiCl₃溶液，在超聲波振蕩器中處理1h，抽濾后于10Pa～10132Pa壓力區(qū)間的任一壓力室溫干燥3h，制得鈦修飾的碳化合物；

3)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(yīng)化合物鋰源化合物、亞鐵源化合物和磷酸源化合物;反應(yīng)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(jù)反應(yīng)化合物的重量計算的磷酸亞鐵鋰理論產(chǎn)量的3.62％～14.5％重量稱量鈦修飾的碳化合物;

將稱量的鋰源化合物、亞鐵源化合物、磷酸源化合物及鈦修飾的碳化合物混合,加入濕磨介質(zhì),在100轉(zhuǎn)/分鐘～1000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速球磨混合1小時～15小時,在70℃～135℃溫度區(qū)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300℃,保持300℃燒結(jié)3小時～12小時,冷卻至室溫,粉碎；再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(qū)間的任一溫度,保持溫度燒結(jié)3小時～18小時,然后按照1℃/min～30℃/min的升溫速率由前一燒結(jié)溫度加熱到650℃～900℃溫度區(qū)間的任一溫度,保持溫度燒結(jié)3小時～18小時，冷卻至室溫制得鈦修飾的碳納米管包覆的磷酸亞鐵鋰正極材料。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦修飾的碳納米管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(zhì)的用量是依據(jù)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。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦修飾的碳納米管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、磷酸氫銨、磷酸二氫鋰或磷酸二氫銨。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦修飾的碳納米管包覆的磷酸亞鐵鋰正極材料的制備方法,其特征在于所述的亞鐵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(yīng)體系重疊使用。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦修飾的碳納米管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(jù)權(quán)利要求1所述的鈦修飾的碳納米管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(zhì)是甲醇、乙醇、丙醇、丙酮、甲醛、蒸餾水、去離子水或甲酸。