[發明專利]雙碳源包覆的LiFePO4/C復合正極材料的兩步法燒結制備方法

無效

• 申請號: 201210416799.3
• 申請日: 2012-10-28
• 公開（公告）號: CN102881904A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 肖順華;蔣英;程中原;靳云霞;于鵬飛
• 申請（專利權）人: 桂林理工大學
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;H01M4/62;H01M4/1397
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技術領域

本發明涉及一種制備雙碳源包覆的LiFePO₄/C復合正極材料的兩步法燒結制備方法。

背景技術

中國二次充電電池行業步入鋰電時代，由于可充電的鋰離子電池在環保上有著天然的優勢，還具備循環壽命長，自放電率低，無記憶效應等等優點。鋰離子二次電池被廣泛的運用在各種便攜式電子產品和通訊工具上，同時在電動汽車和儲能設備上也有很重要的應用前景。近年來，鋰電池的銷量一直呈快速增長方式。高工鋰電產業研究所預計，2014年動力鋰離子電池市場和消費鋰電池市場分別將達到350億和750億元。在鋰離子電池的組成中，正極材料占據著舉足輕重的位置。相比于其它幾種鋰離子電池正極材料——鋰鈷氧化物、鋰鎳氧化物和鋰錳氧化物，橄欖石型磷酸鐵鋰（LiFePO₄）正極材料因其具有高理論容量、環境友好、低成本、熱穩定性高、安全性好等優點得到了人們的廣泛關注，同時是除鋰鈷氧化物正極材料之外的另一種能大規模生產的鋰離子電池之一，因此，橄欖石型磷酸鐵鋰具有廣闊的市場空間。。

磷酸鐵鋰的主要的缺點就是其導電性弱，目前克服其電子電導率低的主要方法是碳包覆。碳包覆的均勻性及其碳層厚度會對LiFePO₄/C材料的電化學性能產生極大的影響，?因此碳源的種類、加入量以及加入時間也會對材料產生不同效果的影響。本發明采用原位聚合合成FePO₄/PANI，在兩步燒結的基礎上，采用兩步法加碳合成LiFePO₄/C復合正極材料，兩步法燒結使合成的材料粒徑更加的均勻，兩步法加碳進一步促進有機物在高溫過程中分解的所形成的碳更充分、更均勻的包覆于LiFePO₄正極材料表面，因此所制備的LiFePO₄/C復合正極材料具有更佳的電化學性能。

發明內容

本發明的目的是提供一種雙碳源包覆的LiFePO₄/C復合正極材料的兩步法燒結制備方法。

具體步驟為：

⑴?原位聚合制備前驅體FePO₄/PANI：按化學計量比，分別將0.0125mol-0.05mol的Fe(?NO₃)₃溶于裝有50ml-200ml的蒸餾水的燒杯1中，0.0125mol-0.05mol的(NH₄)₂HPO₄溶于裝有100ml-400ml蒸餾水的燒杯2中，并在燒杯2中加入0.5ml-2ml苯胺，磁力攪拌5分鐘后，將燒杯1中溶液逐滴加入燒杯2中，滴加完畢之后再在燒杯2中加入0.5ml-2ml?NH₃·H₂O調節pH值；在常溫下磁力攪拌12小時后，真空抽濾，并用蒸餾水清洗2-3次，轉移至60℃烘箱中干燥24小時即得相應FePO₄/PANI前驅體。

⑵?LiFePO₄/C復合材料的制備：按化學計量比稱取0.0125mol-0.05mol?CH₃COOLi·2H₂O放于瑪瑙研缽中，加入10ml-20ml無水乙醇進行溶解，將步驟（1）制得的前驅體加入研缽中進一步研磨，研磨1小時后將前驅體與CH₃COOLi·2H₂O質量總和的5%-10%的抗壞血酸加入一起研磨，同時加入15ml-30ml無水乙醇，待研缽中的混料被磨成膠狀物時停止研磨并轉移至瓷舟中進行下一階段的燒結；在氬氣氛圍下，200℃-500℃下預燒3-5小時后，取出加入0.375g?-1.500g的無水葡萄糖進行研磨，研磨均勻后進行第二次燒結，在600℃-1000℃下燒結8-15小時后即得LiFePO₄/C復合材料。

所述Fe(?NO₃)₃、(NH₄)₂HPO₄、苯胺、NH₃·H₂O、CH₃COOLi·2H₂O和抗壞血酸均為分析純。