[發明專利]一種摻雜金屬鐿的鋰離子電極材料的制備工藝

在審

• 申請號: 201611134508.6
• 申請日: 2016-12-10
• 公開（公告）號: CN108615857A
• 公開（公告）日: 2018-10-02
• 發明（設計）人: 鄭觀情
• 申請（專利權）人: 鄭觀情
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/62;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種摻雜金屬鐿的鋰離子電極材料的制備工藝，該制備工藝是用Li₂CO₃、FeC₂O₄?2H₂O 、NH₄H₂PO₄、WO₃和金屬Yb粉末作為原料，將其按一定比例混合配料，再用丙酮溶液清洗，將清洗后的原料混合物在丙酮的液體密封保護下進行球磨，球磨后將粉末晾干，再將粉末真空密封在石英玻璃管中，然后放入高溫中進行燒結，高溫燒結后，取出管內粉末即得一種復合離子電極材料。該制備工藝簡單，制備的電極材料粉末電化學性能表現優良。

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Yb和W元素的鋰離子電極材料及其制備方法，屬于電池電極材料領域。

背景技術

隨著全球能源問題變得日益緊張，尋求清潔、環保、無污染的可再生材料也成為化學電源所關注的焦點。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。鋰離子電池以其比能量高、工作電壓高、循環壽命長、無記憶效應、無污染等優點，在便攜式電器和新型交通工具中得到普遍應用。

目前常見的鋰離子電池正極材料有橄欖石結構的磷酸鐵鋰等，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），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。

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，W元素能夠改善LiFePO₄的電化學性能。本發明通過再通過球磨工藝、高溫固相法摻雜稀土Yb元素和過渡金屬W元素，制備一種復合鋰離子電池正極材料，彌補純磷酸鐵鋰電極材料的不足，該方法改性后的電極材料的電化學性能表現優良，具有良好的應用前景。

發明內容

本發明的目的是提供一種摻雜金屬鐿的鋰離子電極材料的制備工藝。該制備工藝包括如下步驟：

⑴取適量化學純的FeC₂O₄?2H₂O 、Li₂CO₃、NH₄H₂PO₄、WO₃和金屬Yb粉末作為原料，按照Li_1-xFe_0.9W_0.1Yb_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，檢驗其是否密封完全，若無氣泡，則可檢驗其密封性良好；

⑺再將玻璃管放入高溫爐中，進行煅燒，煅燒后取出管內粉末即得一種復合離子電極材料。

優先地，在步驟⑴中，按照Li_1-xFe_0.9W_0.1Yb_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。