[發明專利]一種銻、鋇摻雜鋰離子電池正極材料的制備方法

在審

• 申請號: 201210571217.9
• 申請日: 2012-12-26
• 公開（公告）號: CN103066297A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 姜波
• 申請（專利權）人: 上海錦眾信息科技有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/58
• 代理公司: 上海申新律師事務所 31272
• 代理人: 劉懿

技術領域

本發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、鋇摻雜鋰離子電池正極材料及其制備方法。

背景技術

鋰離子電池作為一種新型的化學電源，因其輸出電壓高、比能量高、循環壽命長、自放電小、安全、無記憶效應和環境友好已成為當前世界各國在新能源材料領域發展的重點。

正極材料是決定鋰離子電池性能的關鍵部分。在更加注重環保與安全理念的今天，磷酸鐵鋰已經成為各國研究與開發的熱點。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備豐富，工作電壓平穩，結構穩定，安全性與熱穩定性優異，高溫與循環性能好等諸多優點。但它電阻率較大，倍率性能極差。

國內外的研究者們使用了諸如包覆、摻雜、納米化等方法改善倍率性能，基本想法就是提高電導率和縮短離子、電子傳輸路徑，摻雜是一類重要的材料改性方法，通過摻雜可將電導率提高，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。

發明內容

為克服上述不足，本發明提供一種銻、鋇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，具有良好的導電性能和高倍率充放電性能。

為了實現上述目的，本發明提供的一種銻、鋇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，制備原材料漿料

將磷酸氫二銨、草酸鐵、碳酸鋰、三氧化二銻、氫氧化鋇、氧化釔按照P∶Fe∶Li：Sb：Ba：Y摩爾比為1∶1∶1∶(0.01-0.05)∶(0.005-0.01)∶(0.003-0.005)比例混合后，球磨，形成粒徑為0.1-1微米的漿料；

步驟2，制備前軀體

將上述漿料過濾、洗滌，干燥，得到納米前驅體；

步驟3，燒結

將烘干得到的前驅體在惰性氣體環境中燒結，燒結過程為：以5-10℃/min的升溫速度加熱到500-600℃，煅燒5-10h，再以12-15℃/min的升溫速度加熱至700-800℃，煅燒10-15h，再以15-20℃/min的降溫速度降至600-650℃，退火5-8h；最后自然冷卻至常溫，得到摻雜銻和鋇的鋰離子電池正極材料。

其中，步驟1所述球磨優選為：在乙二醇介質中，轉速500-700r/min高速球磨10-12h。

其中，所述惰性氣體優選為氮氣。

其中，步驟2中所述干燥優選在閃蒸干燥機中進行，在進風溫度200-300℃，出風溫度100℃。

本發明還提供了一種上述任意方法制備的銻、鋇摻雜鋰離子電池正極材料。

本發明制備的鋰離子電池用摻銻、鋇的磷酸鐵鋰復合材料，采用特定的配比及三段式燒結方法，將銻、鋇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合材料在用于鋰離子電池時，具有較高的能量密度和良好的導電性，使得鋰離子電池具有高的比容量以及穩定的循環性能。

具體實施方式

實施例一

制備原材料漿料

將磷酸氫二銨、草酸鐵、碳酸鋰、三氧化二銻、氫氧化鋇、氧化釔按照P∶Fe∶Li∶Sb∶Ba：Y摩爾比為1∶1∶1∶0.01∶0.005∶0.003比例混合后，在乙二醇介質中，轉速500r/min高速球磨10-12h，形成粒徑為0.1-1微米的漿料。

制備前軀體

將上述漿料過濾、洗滌，然后用閃蒸干燥機，在進風溫度200℃，出風溫度100℃條件下得到納米前驅體。

燒結

將烘干得到的前驅體置于高溫爐內，在氮氣氛中燒結，以10℃/min的升溫速度加熱到500℃，煅燒10h；再以12℃/min的升溫速度加熱至700℃，煅燒15h；再以15℃/min的降溫速度降至650℃，退火8h；最后自然冷卻至常溫，得到摻雜銻和鋇的鋰離子電池正極材料。

實施例二

制備原材料漿料

將磷酸氫二銨、草酸鐵、碳酸鋰、三氧化二銻、氫氧化鋇、氧化釔按照P∶Fe∶Li∶Sb∶Ba∶Y摩爾比為1∶1∶1∶0.05∶0.01∶0.005比例混合后，在乙二醇介質中，轉速700r/min高速球磨10h，形成粒徑為0.1-1微米的漿料。

制備前軀體

將上述漿料過濾、洗滌，然后用閃蒸干燥機，在進風溫度300℃，出風溫度100℃條件下得到納米前驅體。

燒結