[發(fā)明專利]一種摻雜Fe的鋰離子正極材料及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410474023.6
• 申請日: 2014-09-17
• 公開（公告）號: CN104362338A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 不公告發(fā)明人
• 申請（專利權(quán)）人: 陳虹
• 主分類號: H01M4/525
• 分類號: H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

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方法，特別涉及摻雜Fe的電池正極材料及其制備方法。

背景技術(shù)

在自然界中，鋰元素是最輕的金屬，它的原子量為6.94g/mol，ρ=0.53g/cm³，電化學(xué)當(dāng)量最小，為0.26?g·Ah^-1，標(biāo)準(zhǔn)電極電位最負(fù)，為-3.045?V，鋰元素的這些特點(diǎn)決定了它是一種具有很高比能量的材料，鋰離子電池就是利用鋰元素的這一特性，鋰離子電池是一種充電電池，主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來工作。在充放電過程中，Li⁺?在兩個(gè)電極之間往返嵌入和脫嵌，充電池時(shí)，Li⁺從正極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負(fù)極，負(fù)極處于富鋰狀態(tài)；放電時(shí)則相反。鋰離子電池因其電壓高、能量密度高、循環(huán)壽命長、環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)倍受青睞，但隨著電子信息技術(shù)的快速發(fā)展，對鋰離子電池的性能也提出了更高的要求。

材料的選擇是影響鋰離子電池性能的第一要素。從材料角度來看，材料的循環(huán)性能因素將制約鋰電池的進(jìn)一步發(fā)展，在電池的循環(huán)過程中，一方面可能是在循環(huán)過程中晶體結(jié)構(gòu)變化過快從而無法繼續(xù)完成嵌鋰脫鋰，一方面可能是由于活性物質(zhì)與對應(yīng)電解液無法生成致密均勻的SEI膜造成活性物質(zhì)與電解液過早發(fā)生副反應(yīng)而使電解液過快消耗進(jìn)而影響循環(huán)。因此開發(fā)高性能電極材料是提高電池性能的關(guān)鍵。

目前常見的鋰離子電池正極材料主要有層狀結(jié)構(gòu)的鈷酸鋰、尖晶石結(jié)構(gòu)的錳酸鋰和橄欖石結(jié)構(gòu)的磷酸鐵鋰。商業(yè)化的鋰離子電池主要采用LiCoO₂作為正極材料，LiCoO₂存在安全性和耐過充性問題，Co屬于稀有資源，價(jià)格昂貴，且金屬鈷容易對環(huán)境造成污染，其發(fā)展空間受到限制，在很大程度上減少了鉆系鋰離子電池的使用范圍，因此綜合利用鈷酸鋰良好的循環(huán)性能等特點(diǎn)，充分借助分子水平混合、摻雜、包覆和表面修飾等方法合成多元素協(xié)同的復(fù)合嵌鋰氧化物，可以降低電極材料Co的含量，并且采用金屬元素?fù)诫s，能對LiCoO₂的晶格結(jié)構(gòu)起到一定的支撐和穩(wěn)定作用，有效抑制晶胞結(jié)構(gòu)在充放電過程中的相變和塌陷，以達(dá)到提高材料的安全、循環(huán)性能和放電平臺的目的，因此一種摻雜Fe的鋰離子正極材料具有較好發(fā)展前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種鋰離子電池正極材料及其制備方法。

為實(shí)現(xiàn)這一目的，本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

采用共沉淀法法制備一種摻雜Fe的鋰離子正極材料。

一種摻雜Fe的鋰離子正極材料及其制備方法，包括如下步驟：

⑴?以LiNO₃、Co(NO₃)₂和FeCl₂為原料按1：（1-x）：x的摩爾比溶解在乙醇溶液里，并不停搖勻；

⑵?取適量NaOH固體粉末溶解在另一份乙醇溶液里，并不停搖勻；

⑶?將⑴中所配的溶液以1滴/秒的速度滴加到⑵中的NaOH乙醇溶液中，并不斷攪拌使反應(yīng)充分；

⑷?待⑶中溶液不在產(chǎn)生沉淀時(shí)，停止滴入；

⑸?靜止一段時(shí)間，把⑷中的溶液通過過濾分離出沉淀；

⑹?將⑸中分離出的沉淀攤開并在80℃干燥10h；

⑺?再把⑹中干燥后沉淀置于空氣中在400-800℃煅燒；

⑻?將煅燒后所得固體研磨即得到最終產(chǎn)品。

本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn)和特性；

⑴?量比可精確控制，產(chǎn)物純度高；

⑵?所得前驅(qū)體粒徑小，并且混合均勻；

⑶?煅燒溫度較低，合成產(chǎn)物組分均勻；

⑷?重現(xiàn)性好，條件容易控制，操作簡單。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例一：

分別取一定量的LiNO₃、Co(NO₃)₂和FeCl₂粉末，按1：0.3：0.7的摩爾比溶解在乙醇溶液里，配制成含金屬離子濃度為3mol/L的溶液；另取適量NaOH固體粉末溶解在另一份乙醇溶液里，配成3mol/L的NaOH乙醇溶液，再把所配的離子溶液以1滴/秒的速度滴加到NaOH乙醇溶液中，并不斷攪拌使反應(yīng)充分，攪拌速度為60r/min；待溶液不在產(chǎn)生沉淀時(shí)，停止滴入并靜止一段時(shí)間，把溶液過濾分離出沉淀，分離出的沉淀攤開并在80℃干燥10h，干燥后再置于空氣中在400℃煅燒；將煅燒后所得固體研磨即得到最終產(chǎn)品。

實(shí)施例二：