[發明專利]一種摻雜鑭、鋱的磷酸鐵鋰電極材料

在審

• 申請號: 201611149328.5
• 申請日: 2016-12-14
• 公開（公告）號: CN108232190A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 莫安琪
• 申請（專利權）人: 莫安琪
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;H01M4/139;C01B25/45
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種摻雜鑭、鋱的磷酸鐵鋰電極材料。該電極材料制備方法是用球磨工藝將Li₂CO_3、FeC₂O₄?2H₂O 、Li₂CO₃、NH₄H₂PO₄、鑭（La）和鋱（Tb）磨成微粉，再通過高溫燒結工藝制備磷酸鐵鋰復合材料，磷酸鐵鋰摻雜稀土鑭（La）和鋱（Tb）原子，并代替了Li的位置，提高磷酸鐵鋰電極材料的導電率，制備的電極材料粉末電率高，容量大且工藝簡單，具有良好的應用前景。

技術領域

本發明涉及一種鋰離子電極材料及其制備方法，特別涉及一種摻雜稀土元素的鋰離子復合電極材料及其制備方法，屬于電池領域。

背景技術

在自然界中，鋰元素是最輕的金屬，標準電極電位最負，為-3.045 V，鋰元素的這些特點決定了它是一種具有很高比能量的材料，隨著便攜式電子器件的普遍應用，鋰電池被廣泛的應用在電子儀表、數碼和家電產品上。

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，其中磷酸鐵鋰材料屬于較新的鋰離子電池正極材料，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。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，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。本發明通過球磨工藝、高溫固相法摻雜稀土鑭（La）和鋱（Tb）

，制備一種磷酸鐵鋰復合電極材料。

發明內容

本發明的目的是提供一種摻雜鑭（La）和鋱（Tb）的磷酸鐵鋰復合電極材料及其制備方法。該制備方法包括如下步驟：

⑴取適量化學純的Li₂CO_3、FeC₂O₄?2H₂O 、Li₂CO₃、NH₄H₂PO₄、鑭（La）和鋱（Tb）粉末作為原料，按照Li_1-（x+y）Fe La _x Tb _yPO₄（0.01≤x+y≤0.1）的原子比例配料；

⑵取一球磨罐，將配好的原料的混合物和適量比例的蔗糖倒入罐中，再投入一定質量比例的鋼球，在汽油的保護下，用行星式球磨機進行球磨；

⑶球磨一段時間后，把球磨后的合金微粉晾干；

⑷將晾干的粉末在隔絕氧氣的條件下高溫煅燒，煅燒后即得一種復合離子電極材料。

優先地，在步驟⑵中，蔗糖與原料的添加比例為0.2-0.3，球料比為15-20。

優先地，在步驟⑵中，行星式球磨機速度控制200-350 r/min運行。

優先地，在步驟⑵中，用行星式球磨機進行球磨的時間為20-40h。

優先地，在步驟⑷中，高溫煅燒溫度為700-900℃，煅燒時間為20-30h。

本發明具有下列優點和特性：

⑴制備的電極材料粉末電率高，容量大；

⑵重現性好，條件容易控制；