[發(fā)明專利]鋰離子電池正極材料磷酸亞鐵鋰及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310518026.0
• 申請日: 2013-10-28
• 公開（公告）號: CN103531794A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 廖達前;周春仙;習(xí)小明;覃事彪
• 申請（專利權(quán)）人: 金瑞新材料科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;C01B25/45
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務(wù)所 43008
• 代理人: 趙洪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋰離子電池正極材料及其制備，尤其涉及一種以磷酸鐵為原料用納米陶瓷研磨分散機制備的磷酸亞鐵鋰及其制備方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池因其具有比能量大、自放電小、質(zhì)量輕和環(huán)境友好等優(yōu)點而成為便攜式電子產(chǎn)品的理想電源，也是未來電動汽車和混合電動汽車的首選電源。因此，鋰離子電池及其相關(guān)材料已成為世界各國科研人員的研究熱點之一（參見Zhang?S?S,Read?J?A．A?new?direction?for?the?performance?improvement?of?rechargeable?lithium/sulfur?batteries[J].Journal?of?Power?Sources,2012,200:77-82;Xu?B,Qian?D,Wang?Z?Y,Meng?Y?S.Recent?progress?in?cathode?materials?research?for?advanced?lithium?ion?batteries[J].Materials?Science?and?Engineering?R,2012,73:51-65.）。

作為鋰離子電池的重要組成部分，正極材料歷來是人們研究的重點。目前，鋰離子電池主要使用的正極材料有LiCoO₂、LiNiO₂、LiCo_xNi_1-xO₂、LiMn₂O₄、LiFePO₄等。LiCoO₂材料已經(jīng)實現(xiàn)商業(yè)化，已被廣泛應(yīng)用于小型鋰離子電池，但鈷有毒、資源儲量有限、價格昂貴，安全性能和熱穩(wěn)定性較差；LiNiO₂的合成比較困難；LiMn₂O₄則存在理論容量低、循環(huán)性能較差的缺點。隨著鋰離子電池用量的迅猛增加和電動汽車對大容量鋰離子電池的需求，迫切需要發(fā)展具有高安全性、高能量密度、高功率、循環(huán)壽命長、高環(huán)保及低價格的鋰離子電池，為此需要開發(fā)出環(huán)境友好、原料資源豐富、性能優(yōu)異的鋰離子電池正極材料。1997年,Goodenough等（參見Padhi?A?K,Nanjundaswamyk?S,Goodenough?J?B?Phosphoolivines?as?positive-electrode?materials?for?rechargeable?lithium?batteries[J].J?Electrochem?Soc,1997,144:l188-1194.）提出LiFePO₄可以作為正極材料，其中，LiFePO₄因結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、資源豐富、安全性能好、對環(huán)境友好以及合適的電壓等級(3.4V?vs?Li⁺/Li)和較高的比容量(170mAh·g^-1)受到廣泛關(guān)注，LiFePO₄已經(jīng)成為電池工作者競相研究的熱點材料。

但是，LiFePO₄存在一個由其晶體結(jié)構(gòu)決定的致命缺點，那就是極低的電子導(dǎo)電率和離子擴散速率，大電流充放電時容量衰減迅速，高倍率性能差。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，其目的是提高電導(dǎo)率和縮短離子、電子的傳輸路徑。其中只有合成納米顆粒才不損失理論比容量，并且有助于削弱極化，減小電阻，改善大電流放電能力，進一步提高磷酸亞鐵鋰正極材料的電化學(xué)性能，所以納米磷酸亞鐵鋰正極材料的合成制備受到了更多的關(guān)注。