[發(fā)明專利]硅酸亞鐵鋰復(fù)合材料的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310147600.6
• 申請(qǐng)日: 2013-04-26
• 公開（公告）號(hào): CN103259019A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任冰;許云華;王娟;強(qiáng)靜;李雯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M4/587
• 分類號(hào): H01M4/587
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所 61214
• 代理人: 李娜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種硅酸亞鐵鋰復(fù)合材料的制備方法。

背景技術(shù)

由于硅酸亞鐵鋰材料與磷酸鐵鋰材料具有相同的晶格穩(wěn)定性效應(yīng)，同時(shí)具有較高的克容量，且硅元素?zé)o毒、豐富廉價(jià)，因此成為一種新型的鋰離子電池正極材料。硅酸亞鐵鋰正極復(fù)合材料的制備方法主要有固相法、溶膠凝膠法和水熱合成法。固相法的特點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單，成本較低，但其制備的材料粒度不均勻，晶粒較大，且容易混入雜質(zhì)。溶膠凝膠法與水熱合成法制備的材料粒度較小，性能較好，但其在制備過(guò)程中的控制工藝復(fù)雜，設(shè)備要求高，不利于大規(guī)模生產(chǎn)，并且成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種硅酸亞鐵鋰復(fù)合材料的制備方法，解決了現(xiàn)有制備方法工藝復(fù)雜和制備得到的硅酸亞鐵鋰復(fù)合材料粒度不均勻的問(wèn)題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，硅酸亞鐵鋰復(fù)合材料的制備方法，具體按照以下步驟實(shí)施：

步驟1，依次將鋰源化合物、鐵源化合物、硅源化合物和表面活性劑依次溶解于溶劑中，再用有機(jī)酸調(diào)節(jié)pH至2～6，然后進(jìn)行低溫水域反應(yīng)后水洗、過(guò)濾，最后經(jīng)過(guò)噴霧干燥得到前驅(qū)體；

步驟2，將步驟1得到的前驅(qū)體與碳源化合物混合后球磨、煅燒，冷卻后即得到硅酸亞鐵鋰復(fù)合材料。

本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，

步驟1中鋰源化合物中鋰、鐵源化合物中鐵和硅源化合物中硅的摩爾比為1.95～2.1：1：1；表面活性劑與鋰源化合物的質(zhì)量比為0～3：1，溶劑與鋰源化合物中鋰的摩爾比為100～500：1。

步驟1中低溫水域反應(yīng)在反應(yīng)釜中進(jìn)行，反應(yīng)溫度為150～200℃，反應(yīng)時(shí)間為1～24h；噴霧干燥在噴霧干燥機(jī)中進(jìn)行，干燥溫度為80～220℃。

步驟2中煅燒具體按照以下步驟實(shí)施：在惰性氣氛中，先在300～500℃保溫1～6小時(shí)，再在600～900℃保溫6～24小時(shí)。

步驟2中碳源化合物的質(zhì)量是最終得到的鋰離子電池正極硅酸亞鐵鋰材料質(zhì)量的1～20%。

鋰源化合物為氫氧化鋰、二水醋酸鋰、硝酸鋰、碳酸鋰、氯化鋰、硫酸鋰、碘化鋰、叔丁醇鋰、苯甲酸鋰、甲酸鋰、氟化鋰、鉻酸鋰、四水檸檬酸鋰、四氯鋁酸鋰、溴化鋰、四氟硼酸鋰、草酸鋰、醋酸鋰、磷酸二氫鋰、硅酸鋰、磷酸鋰、氧化鋰、亞硝酸鋰、鉬酸鋰、釩酸鋰中的任一種或兩種以上任意摩爾比混合物。

鐵源化合物為硫酸亞鐵、碳酸亞鐵、九水硝酸鐵、氯化亞鐵、氯化鐵、檸檬酸鐵、乳酸亞鐵、五羥基合鐵、氧化亞鐵、醋酸亞鐵、堿式碳酸亞鐵、乙二胺四乙酸亞鐵、硝酸亞鐵、二氟化亞鐵、磷酸亞鐵、碳酸鐵中的任一種或兩種以上任意摩爾比混合物。

硅源化合物為氧化硅、正硅酸乙酯、苯基三氯硅烷、氮化硅、二甲基二氯硅烷、硅橡膠、二乙基二氯硅烷、二氯硅烷、二乙基氯硅烷、氟硅菊酯、氟硅橡膠、氟硅酸銨、硅膠、硅烷交聯(lián)聚丙烯、甲基苯基硅橡膠、甲基三乙氧基硅烷、甲基乙烯基硅橡膠、聚硅氧烷、氰硅橡膠、三氯甲硅烷、三乙基氯硅烷、正硅酸四甲酯、硅酸、偏硅酸、四（1-甲基乙基）硅酸酯、六甲基二硅氮烷、七甲基二硅氮烷、三乙基甲硅烷、原硅酸、二硅酸、硅酸甲酯、正硅酸甲酯、四甲氧基硅烷中的任一種或兩種以上任意摩爾比混合物。

碳源化合物為抗壞血酸、呋喃樹脂、脲醛樹脂、密胺樹脂、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲脂、聚四氟乙烯、聚丙烯腈、丁苯橡膠、纖維素、葡萄糖、煤瀝青、石油瀝青、聚丙烯、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、淀粉、面粉、地瓜粉、馬鈴薯粉、玉米粉、芋頭粉、大米粉、碳粉、米糠粉、石墨粉、乙炔黑、炭黑、蔗糖、檸檬酸、糠醛樹脂、聚對(duì)苯、苯萘二元共聚物、苯蒽二元共聚物、苯菲二元共聚物、苯萘三元共聚物、苯萘恩三元共聚物、碳納米管中的任一種或兩種以上任意摩爾比混合物。

有機(jī)酸為抗壞血酸、乙二酸、己二酸、丙二酸、苦杏仁酸、蘋果酸、乳酸、檸檬酸、甲醛、乙醛、正丁醛、異丁醛、四乙基乙二醇、異丙醇、乙二醇中的一種或兩種以上任意摩爾比混合物；表面活性劑為P123、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚氧化乙烯、聚苯乙烯磺酸鈉、曲拉通S-100、聚氧乙烯壬基苯基醚、十六烷基三甲基氯化烷、十六烷基三甲基溴化銨、十八烷基三甲基氯化銨、十八烷基三甲基溴化銨中的一種或兩種以上任意摩爾比混合物；溶劑為去離子水、蒸餾水、乙醇、丙酮中的任一種或兩種以上任意摩爾比的混合物。

本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明硅酸亞鐵鋰復(fù)合材料的制備方法，通過(guò)將水熱法和噴霧干燥相結(jié)合，工藝明顯改善，制備得到的硅酸亞鐵鋰納米復(fù)合材料形貌可控，粒度細(xì)小均勻，具有較好的充放電性能，循環(huán)性能和較高的容量比。

附圖說(shuō)明