[發(fā)明專利]一種改性磷酸亞鐵鋰復(fù)合材料的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410234471.9
• 申請(qǐng)日: 2014-05-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103985845A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-08-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭章泉;王佳偉;馬力坡
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所
• 主分類號(hào): H01M4/36
• 分類號(hào): H01M4/36;H01M4/58
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電化學(xué)能源材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種改性磷酸亞鐵鋰復(fù)合材料的制備方法。

背景技術(shù)

隨著化石燃料等不可再生能源的日益枯竭及環(huán)境污染的日趨嚴(yán)重，盡快擺脫汽車產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展對(duì)石油的依賴成為了人類文明發(fā)展過(guò)程中的最大瓶頸之一。在這種情形下，發(fā)展電動(dòng)車成為了政治界、工業(yè)界及科學(xué)界人士的共識(shí)。與傳統(tǒng)的二次電池相比，鋰離子電池以其工作電壓高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、能量密度高、自放電小、無(wú)記憶效應(yīng)、工作溫度范圍寬以及對(duì)環(huán)境無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)而成為動(dòng)力電池的首選。動(dòng)力電池安全性能的高低是決定其能否實(shí)際應(yīng)用的首要因素。

與鈷酸鋰(LiCoO₂)、錳酸鋰(LiMn₂O₄)、三元材料(LiNi_0.3Co_0.3Mn_0.3O₂)與鎳酸鋰(LiNiO₂)等鋰過(guò)渡金屬氧化物正極材料相比，聚陰離子型正極材料的安全性能更高而備受關(guān)注。在聚陰離子型正極材料中，擁有橄欖石結(jié)構(gòu)的LiFePO₄材料由于其理論比容量高(170mAh/g)、氧化還原電位高(3.45Vvs.Li/Li⁺)、晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定性好、原材料豐富、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)而成為下一代高功率、高能量動(dòng)力電池材料的候選者。

但是，LiFePO₄材料的實(shí)際應(yīng)用面臨著以下瓶頸：(1)LiFePO₄材料的本征電導(dǎo)率低，導(dǎo)致其只能在極小的電流密度下工作；(2)鋰離子(Li⁺)在LiFePO₄中的擴(kuò)散速率小，加之該材料具有一維(ID)鋰離子擴(kuò)散通道，極易因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)的缺陷導(dǎo)致阻塞，使得該活性材料的利用率不高；(3)在合成過(guò)程中Fe²⁺極易被氧化成Fe³⁺，不易得到純相的LiFePO₄。

針對(duì)LiFePO₄材料的缺點(diǎn)，研究者采用不同的方式對(duì)其進(jìn)行改性研究，包括：離子摻雜(Nature?Mater.,2002,1(2):123-128；Nature?Mater.,2004,3(3):147-152)、表面導(dǎo)電物質(zhì)修飾(Nature?Mater.,2008,7,665-671；DOI:10.1038/ncomms2705)及縮小粒徑(Angew.Chem.Int.Ed.,2008,47(39):7461-7465)等。通過(guò)改性研究，LiFePO₄材料的電化學(xué)性能得到大幅提升，但是其倍率性能一直不能很好的滿足動(dòng)力電池的需求。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種改性磷酸亞鐵鋰復(fù)合材料的制備方法，該方法得到的改性磷酸亞鐵鋰復(fù)合材料具有較高倍率性能。

本發(fā)明提供了一種改性磷酸亞鐵鋰復(fù)合材料的制備方法，包括：

將磷酸亞鐵鋰復(fù)合材料、聚合物單體與第一有機(jī)溶劑混合，攪拌，然后用第二有機(jī)溶劑離心洗滌，干燥，得到改性磷酸亞鐵鋰復(fù)合材料；所述聚合物單體為含有雜原子的單體。

優(yōu)選的，所述聚合物單體選自吡咯、苯胺、噻吩、3,4-乙撐二氧噻吩與重氮鹽中的一種或多種。

優(yōu)選的，所述重氮鹽的結(jié)構(gòu)如式(I)所示：

其中，-R選自-H、-F、-Cl、-Br、-I、-NO₂與-C_nH_mN_xO_y中的一種；n、m、x與y各自獨(dú)立地為大于或等于零的整數(shù)；X^-選自F^-、Cl^-、Br^-、I^-、BF₄^-、HSO₄^-、BCl₄^-與BBr₄^-中的一種或多種。

優(yōu)選的，所述磷酸亞鐵鋰復(fù)合材料與聚合物單體的質(zhì)量比為1：(0.01～1)。

優(yōu)選的，所述第一有機(jī)溶劑與第二有機(jī)溶劑各自獨(dú)立地選自乙醇、乙腈、丙酮、乙二醇二甲基醚與四乙二醇二甲醚中的一種或多種。

優(yōu)選的，所述攪拌的溫度為-10℃～30℃；攪拌的速率為200～500轉(zhuǎn)/分鐘；攪拌的時(shí)間為1～20h。