[發明專利]碳源包覆磷酸鐵鋰的制備方法

有效

• 申請號: 201610189285.7
• 申請日: 2016-03-28
• 公開（公告）號: CN105702932B
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發明（設計）人: 劉瑾;王琪;李真;王臺
• 申請（專利權）人: 安徽建筑大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/58;H01M4/62;H01M4/136;H01M4/1397
• 代理公司: 合肥誠興知識產權代理有限公司34109
• 代理人: 湯茂盛

技術領域

本發明屬于化工新材料技術領域，具體涉及一種用于電池正極材料的碳源包覆磷酸鐵鋰的制備方法。

背景技術

隨著社會的發展和環境問題的日益嚴重，對清潔、可再生的能源的研究受到了人們的廣泛關注，比如對可充電電池的研究備受矚目。眾所周知，聚陰離子化合物磷酸鐵鋰可作鋰電池正極材料，其具有良好的熱穩定性和環境友好性，因此被認為是最具潛力的正極材料之一。但是受本身的結構限制，磷酸鐵鋰的本征電子電導率只有10^-9cm/s，鋰離子遷移率只有10^-16-10^-13cm²/s，從而導致其存在導電性較差、大電流充放電容量衰減快等問題，這些缺陷無疑使得磷酸鐵鋰在電池制造領域的應用受到了局限。

經研究表明，改善磷酸鐵鋰的導電和抗衰減性能的途徑主要有減小粒徑、摻雜金屬離子和添加導電材料這三種方法，具體來說，可以采用碳源包覆磷酸鐵鋰的方式來抑制晶粒增長、擴大比表面積，從而增強顆粒之間的導電性。

發明內容

本發明的目的是提供一種使用安全可靠、鋰離子遷移率高的碳源包覆磷酸鐵鋰的制備方法。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種碳源包覆磷酸鐵鋰的制備方法，其步驟如下：

a)稱取(NH₄)₂HPO₄和MDI三聚體(即4,4’-二苯基甲烷二異氰酸酯三聚體)混合，滴加1-2滴丙酮研磨均勻，然后再加入Li₂CO₃和FeC₂O₄·2H₂O繼續研磨均勻，干燥，得中產物，所述Li₂CO₃、FeC₂O₄·2H₂O和(NH₄)₂HPO₄的物質的量比為1:2-2.2:2-2.2，所述MDI三聚體的添加質量是Li₂CO₃、FeC₂O₄·2H₂O和(NH₄)₂HPO₄總質量的2％-12％；

b)將中產物置于管式爐中，在保護氣氛下，第一階段以2-3℃/min的速度升溫到345-355℃，保溫2.5-3.5h，第二階段再以4-8℃/min的速度升溫到695-705℃，保溫7.5-8.5h，冷卻，即得到碳包覆的磷酸鐵鋰。

采用上述技術方案產生的有益效果在于：本發明公開的方法制備正極材料的原料成本低、工藝簡單、時間短、工藝條件容易控制，且制備得到的碳源包覆磷酸鐵鋰正極材料表現出優異的電化學性能，具體的，以2mol/L的LiNO₃溶液為電解液，經檢測，該正極材料在三電極體系下交流阻抗測試中的鋰離子遷移率可高達8.7E-12cm²/s，與現有的普通磷酸鐵鋰相比，本發明制備的碳源包覆磷酸鐵鋰的鋰離子遷移率得以顯著提升，導電性能好。

具體的方案為，步驟a中是將混合物置于溫度為80-100℃條件下干燥25-35min，得中產物；優選的，步驟a中是將混合物置于溫度為80℃條件下干燥30min，得中產物。

作為進一步的優選方案：所述步驟a中的丙酮在使用前先經過脫水處理對甲苯事先進行脫水處理，這樣可以有效防止水的存在對后序實驗造成干擾，影響產品的物化性能。實際上，所述的丙酮相當于是分散劑的作用，其加入主要是為了保證混合物得以可靠的研磨均勻，因此用常規的滴定吸管吸取后滴1-2滴即可；所述步驟b中的保護氣氛為高純N₂或者摻雜氫氣濃度為5％的N₂，第二段升溫速率為5℃/min。