[發明專利]一種添加Pr元素的鋰離子電極材料的制備方法

在審

• 申請號: 201611133858.0
• 申請日: 2016-12-10
• 公開（公告）號: CN108609660A
• 公開（公告）日: 2018-10-02
• 發明（設計）人: 鄭春燕
• 申請（專利權）人: 鄭春燕
• 主分類號: C01G49/00
• 分類號: C01G49/00;H01M4/58;H01M10/0525
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種添加Pr元素的鋰離子電極材料的制備方法。首先將FeC₂O₄?2H₂O 、Li₂CO₃、NH₄H₂PO₄、Cr₂O₃和金屬Pr粉末按照一定比例配料，將配好的原料先用丙酮溶液清洗再倒入球磨罐中，并添加適量的蔗糖，用行星式球磨機進行球磨，球磨后晾干，將晾干的粉末真空裝入石英玻璃管中，并進行高溫煅燒，煅燒后取出粉末即得產品。

技術領域

本發明涉及一種鋰離子電極材料及其制備工藝，特別涉及一種添加Pr元素的正極材料及其制備方法，屬于電池電極材料領域。

背景技術

鋰電池是一類由鋰金屬或鋰合金為負極材料、使用非水電解質溶液的電池。目前常見的鋰離子電池正極材料主要有層狀結構的鈷酸鋰和橄欖石結構的磷酸鐵鋰等。其中，LiCoO₂ 結構比較穩定，電化學性能優異，是目前已商品化比較成熟的正極材料，但是這種材料的抗過充電性能差，在較高的充電電壓比容量迅速下降；LiFePO₄屬于較新的正極材料，其安全性高、成本較低，但存在室溫電導率低，放電電壓低（3.4V）、振實密度低，實際容量只有 114mA·h／g等缺點，都制約了自身的進一步應用，因此，開發復合正極材料成了鋰離子電池正極材料的研究方向之一。

LiFePO₄具有稍微扭曲的六方密堆積排列結構，屬于正交晶系，空間群為 Pnma。在鋰原子所在的 a-c 平面中，包含有 PO₄四面體，這就限制了鋰離子的移動空間，因此它的電導率比其它的層狀化合物低。有文獻指出，稀土元素能夠代替了Li的位置，很好的融入到橄欖石結構中，且能夠改提高LiFePO₄的導電率，本發明通過再通過球磨工藝、高溫固相法摻雜稀土元素Pr和Cr元素，制備一種復合鋰離子電池復合正極材料，彌補磷酸鐵鋰的不足。

發明內容

本發明的目的是提供一種添加Pr元素的鋰離子電池材料及其制備工藝。該制備工藝包括如下步驟：

⑴取適量化學純的FeC₂O₄?2H₂O 、Li₂CO₃、NH₄H₂PO₄、Cr₂O₃和金屬Pr粉末作為原料，按照Li_1-xFe_0.9Cr_0.1 Pr _xPO₄（0.01≤X≤0.1）的原子比例配料；

⑵將配好的原料一起倒入丙酮溶液中進行清洗并過濾；

⑶將過濾收集的原料混合物再一起倒入球磨罐中，并添加適量的蔗糖和鋼球，在丙酮的保護下，用行星式球磨機進行球磨；

⑷球磨一段時間后，把合金微粉取出并晾干；

⑸將晾干的粉末裝入石英玻璃管中，進行真空密封；

⑹把玻璃管投入水中，若無氣泡，則可檢驗其密封性良好；

⑺再把玻璃管取出，晾干水分后放入高溫爐中，進行煅燒；

⑻將經過處理的玻璃管取出，冷卻后砸碎玻璃管，收集粉末即得產品。

優先地，在步驟⑴中，按照Li_1-xFe_0.9Cr_0.1Pr_xPO₄（0.03≤X≤0.05）的原子比例配料。

優先地，在步驟⑶中，球料比為15-20，行星式球磨機速度控制250-350 r/min運行。