[發(fā)明專利]一種銻摻雜鋰離子電池正極材料的制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210571124.6
• 申請(qǐng)日: 2012-12-26
• 公開（公告）號(hào): CN103050695A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海錦眾信息科技有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/58
• 分類號(hào): H01M4/58;C01B25/45;B82Y30/00
• 代理公司: 上海申新律師事務(wù)所 31272
• 代理人: 劉懿

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋰離子電池正極材料的制備方法，尤其涉及一種銻摻雜鋰離子電池正極材料及其制備方法

背景技術(shù)

鋰離子電池作為一種新型的化學(xué)電源，因其輸出電壓高、比能量高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、自放電小、安全、無記憶效應(yīng)和環(huán)境友好已成為當(dāng)前世界各國(guó)在新能源材料領(lǐng)域發(fā)展的重點(diǎn)。

正極材料是決定鋰離子電池性能的關(guān)鍵部分。在更加注重環(huán)保與安全理念的今天，磷酸鐵鋰已經(jīng)成為各國(guó)研究與開發(fā)的熱點(diǎn)。該材料具有理論比容量高(約170mAh/g)，無毒，原材料來源廣泛且儲(chǔ)備豐富，工作電壓平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，安全性與熱穩(wěn)定性優(yōu)異，高溫與循環(huán)性能好等諸多優(yōu)點(diǎn)。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)其已進(jìn)行了廣泛地研究，但大多集中在高溫固相合成上，用該方法很難得到純度高、粒徑均勻、電性能良好的LiFePO4，由于LiFePO4本身電導(dǎo)率較低，大倍率充放電性能差，限制了其商業(yè)化進(jìn)程，因此人們嘗試用新的合成方法及改性途徑，希望得到理想的LiFePO4材料。

通過摻雜可將電導(dǎo)率提高，高倍率充放電性能也得到改善，在一定程度上抑制了容量衰減的作用。摻雜途徑可提高、改善鋰離子正極材料性能，已是公認(rèn)的一種可行的方式。

發(fā)明內(nèi)容

為克服上述不足，本發(fā)明提供一種銻摻雜鋰離子電池正極材料的制備方法，使用該方法制備的正極材料，具有良好的導(dǎo)電性能和高倍率充放電性能。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的一種銻摻雜鋰離子電池正極材料的制備方法，包括如下步驟：

步驟1，制備磷酸鐵鋰前驅(qū)體溶液

將磷酸氫二銨、硝酸鐵和草酸鋰按照P∶Fe∶Li摩爾比為1∶1∶1比例配制成1-2mol/L的前驅(qū)體溶液；

步驟2，制備銻摻雜前驅(qū)體?

將硝酸銻、硝酸釔、聚乙二醇、MOH相互混合，冰水浴中攪拌，保持pH值為11-13之間，形成摻銻的MOH沉淀溶液，其中Sb∶Y的摩爾比為1∶(0.03-0.05)，聚乙二醇的摩爾數(shù)為Sb的摩爾數(shù)的2-3倍，M為堿金屬；

步驟3，制備銻摻雜磷酸鐵鋰納米粉體?

將上述摻雜銻的MOH沉淀溶液加入到上述磷酸鐵鋰前驅(qū)體溶液內(nèi)，其中MOH沉淀中的Sb和磷酸根的摩爾比為0.02-0.1，一邊向混合物體系通氮?dú)猓贿厔×覕嚢瑁纬晒桃夯旌衔铮?/p>

將固液混合物移入水熱反應(yīng)釜中，釜體內(nèi)加10-15MPa的初壓，然后在200-300℃下反應(yīng)10-15h，自然冷卻后取出，然后經(jīng)離心洗滌后干燥，在惰性氣體保護(hù)升溫到600-700℃并恒溫8-12h，然后自然冷卻至室溫即得到銻摻雜磷酸鐵鋰納米粉體。

其中，所述惰性氣體優(yōu)選為氮?dú)狻鍤饣蚱浣M合，更優(yōu)選為氮?dú)狻?/p>

其中，所述MOH優(yōu)選為氫氧化鈉。

其中，所述聚乙二醇分子量?jī)?yōu)選為400-4000。

本發(fā)明還提供了一種上述任意方法制備的銻摻雜鋰離子電池正極材料。

本發(fā)明制備的鋰離子電池用摻銻磷酸鐵鋰復(fù)合材料，采用濕法制備，將銻和稀土元素釔等元素均勻的摻雜在磷酸鐵鋰中使其改性，使得該摻銻磷酸鐵鋰復(fù)合材料在用于鋰離子電池時(shí)，具有較高的能量密度和良好的導(dǎo)電性，使得鋰離子電池具有高的比容量以及穩(wěn)定的循環(huán)性能。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例一

制備磷酸鐵鋰前驅(qū)體溶液

將磷酸氫二銨、硝酸鐵和草酸鋰按照P∶Fe∶Li摩爾比為1∶1∶1比例配制成1mol/L的前驅(qū)體溶液。

制備銻摻雜前驅(qū)體

將硝酸銻、硝酸釔、聚乙二醇、氫氧化鈉相互混合，冰水浴中充分?jǐn)嚢瑁３諴H值為11-13之間，形成摻銻的氫氧化物沉淀溶液，其中Sb∶Y的摩爾比為1∶0.03，聚乙二醇的摩爾數(shù)為Sb的摩爾數(shù)的2倍。

制備銻摻雜磷酸鐵鋰納米粉體

將上述摻雜銻的氫氧化物沉淀溶液緩慢滴加至上述磷酸鐵鋰前驅(qū)體溶液內(nèi)，其中滴加的氫氧化物沉淀中的Sb和磷酸根的摩爾比為0.02，一邊向混合物體系通氮?dú)猓贿厔×覕嚢瑁纬晒桃夯旌衔铮瑢⒐桃夯旌衔镆迫胨疅岱磻?yīng)釜中，將釜體內(nèi)用高純氬氣吹15min后加10MPa的初壓，然后在200℃下反應(yīng)15h，自然冷卻后取出，經(jīng)離心洗滌后干燥，在惰性氣體保護(hù)升溫到600℃并恒溫12h，然后自然冷卻至室溫即得到銻摻雜磷酸鐵鋰納米粉體。?

實(shí)施例二

制備磷酸鐵鋰前驅(qū)體溶液

將磷酸氫二銨、硝酸鐵和草酸鋰按照P∶Fe∶Li摩爾比為1∶1∶1比例配制成2mol/L的前驅(qū)體溶液。