[發明專利]一種磷酸鐵鋰電極材料

無效

• 申請號: 201310501218.0
• 申請日: 2013-10-22
• 公開（公告）號: CN103594678A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 叢國芳
• 申請（專利權）人: 溧陽市東大技術轉移中心有限公司
• 主分類號: H01M4/131
• 分類號: H01M4/131
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 黃明哲

技術領域

本發明屬于電極材料領域，特別是涉及一種磷酸鐵鋰電極材料。

背景技術

鋰離子電池具有電壓高、無記憶效應、能量密度高及循環性能良好等特點，已廣泛用于移動電話、筆記本電腦、小型攝像機等便攜式電子設備中。鋰離子電池的正極材料的性能決定了鋰離子電池的性能。目前，傳統的鋰離子電池正極材料包括鈷酸鋰（LiCoO₂）、鎳酸鋰（LiNiO₂）和錳酸鋰（LiMnO₂），由于鈷有毒且鈷資源有限、鎳酸鋰制備困難、錳酸鋰的循環性能和高溫性能差。因此，這些鋰離子電池正極材料無法滿足鋰離子電池向比容量高、壽命長、成本低和環境兼容方面發展的要求。

橄欖石結構的磷酸鐵鋰(LiFeP04)正極材料是目前業內普遍使用的正極材料，這是因為該材料具有來源豐富、價格低廉、無環境污染、容量較高、穩定性好、安全可靠等優點。但是與上述傳統材料相比，磷酸鐵鋰正極材料的電子電導率和離子擴散速率極低，因而在高電流密度下充放電容量很低，只能在極小電流下進行充放電，這就大大限制了其在實際中的應用。因此，如何提高磷酸鐵鋰的電子電導率是當前業內亟待解決的問題。

發明內容

為了克服現有技術中存在的缺陷，本發明提供了一種磷酸鐵鋰電極材料，采用本發明的磷酸鐵鋰電極材料來作為正極材料，可以提高電子電導率和例子擴散速率，從而提高鋰電池的性能。

本發明提出的磷酸鐵鋰電極材料，按照重量份計，具有如下組分：

Li_1-xR_x+yFe_1-yPO₄????90-110份

金屬化合物??????????15-25份

導電助劑????????????5-15份

其中，Li_1-xR_x+yFe_1-yPO₄為在鋰位和鐵位都含有替位金屬元素R的磷酸鐵材料，替位金屬元素R為從由鋁、鎳、鈦和鎂組成的組中選擇的任意一個金屬元素或任意兩個金屬元素，并且，0.06≤x≤0.15，0.06≤y≤0.15；

其中，金屬化合物為由硝酸鐵、硝酸鎳、硝酸鈷、硝酸鈉、硝酸鉀、醋酸鐵、醋酸鎳、醋酸鈷、硫酸鈉、硫酸鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、氯化鈉和氯化鉀所組成的組中選擇的一種或兩種；

其中，導電助劑為由乙炔黑、導電石墨、導電碳黑、蔗糖和葡萄糖所組成的組中選擇的一種或兩種。

本發明的磷酸鐵鋰電極材料具有如下的有益效果：

1.通過采用替位金屬元素來部分取代磷酸鐵鋰中的鋰和鐵，可以提高磷酸鐵鋰電極材料的電容量，并且還能提升其充放電性能；

2.加入金屬化合物，可以降低磷酸鐵鋰電極材料在燒結過程中的燒結溫度、縮短燒結時間；

3.加入導電助劑，更進一步提高磷酸鐵鋰電極材料的放電比容量。

具體實施方式

本發明提出的磷酸鐵鋰電極材料，按照重量份計，具有如下組分：

Li_1-xR_x+yFe_1-yPO₄????90-110份

金屬化合物??????????15-25份

導電助劑????????????5-15份

其中，Li_1-xR_x+yFe_1-yPO₄為在鋰位和鐵位都含有替位金屬元素R的磷酸鐵材料，替位金屬元素R為從由鋁、鎳、鈦和鎂組成的組中選擇的任意一個金屬元素或任意兩個金屬元素，并且，0.06≤x≤0.15，0.06≤y≤0.15；

其中，金屬化合物為由硝酸鐵、硝酸鎳、硝酸鈷、硝酸鈉、硝酸鉀、醋酸鐵、醋酸鎳、醋酸鈷、硫酸鈉、硫酸鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、氯化鈉和氯化鉀所組成的組中選擇的一種或兩種；

其中，導電助劑為由乙炔黑、導電石墨、導電碳黑、蔗糖和葡萄糖所組成的組中選擇的一種或兩種。

下面介紹本發明提出的磷酸鐵鋰電極材料的制造方法，所述方法依次包括如下步驟：

（1）按照前文所述的重量份，將Li_1-xR_x+yFe_1-yPO₄、金屬化合物、導電助劑加入到攪拌容器中，并加入去離子水后充分攪拌混合，從而得到混合物；