[發明專利]一種磷酸鐵鋰正極材料的制備方法

在審

• 申請號: 201710057008.5
• 申請日: 2017-01-22
• 公開（公告）號: CN106711426A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 焦奇方;楊泛明;饒睦敏;李瑤
• 申請（專利權）人: 深圳市沃特瑪電池有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/58;H01M4/62
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，包括如下步驟：步驟一：稱取石墨、濃硝酸和濃磷酸混合，置于水浴中攪拌，溫度升高至80?90℃，加入雙氧水，攪拌，將產物降溫至室溫，水洗并抽濾，干燥，得到氧化石墨GO；步驟二：稱取碳酸鋰、碳酸鈉和碳酸鉀，混合并球磨，加熱，插入鐵絲和Ni?Cr合金絲，通入CO2，通電進行電解，利用鹽酸和去離子水對電解產物進行交替清洗，直至清洗后液體呈中性，烘干，得到蜂窩狀碳材料HC；步驟三：稱取磷酸鐵鋰和氧化石墨GO溶于無水乙醇中，將混合物置于微波反應器中保持一段時間后，加入蜂窩狀碳材料HC，進行水熱反應，將水熱反應的產物進行水洗、抽濾及干燥，得到改性的磷酸鐵鋰材料LiFePO4/GO/HC。

【技術領域】

本發明涉及電池材料技術領域，尤其涉及一種磷酸鐵鋰正極材料的制備方法。

【背景技術】

磷酸鐵鋰能夠可逆地嵌入和脫嵌鋰離子，具有原材料來源豐富、比容量高、循環壽命長、安全無毒、環境友好等特點，被認為是新能源動力電池的理想正極材料。

然而，磷酸鐵鋰電導率低，導電性差，極片在充放電過程中容易產生極化，低溫環境中，Li+在活性物質中遷移路徑較長，遷移速率慢，遷移過程中所受阻力較大，低溫充放電性能差；此外，電流密度增大時，Li+在活性物質遷移所受阻力增大，極化加劇，電池倍率性能急劇下降，使其在低溫環境中應用受到限制。

目前，對磷酸鐵鋰改性的方法主要有三種：一、利用金屬離子對磷酸鐵鋰進行摻雜，提高材料本征電導率，降低極化，但此方法但并不能解決Li+遷移速率慢的問題，因此極片極化仍然嚴重；二、利用碳材料對磷酸鐵鋰進行包覆，增大磷酸鐵鋰顆粒之間電導率，并改善顆粒表面各相異性，降低極片極化，并保證Li+順利遷移，然而，目前所使用碳材料多為無定形碳，孔結構無序，孔徑分布不均，無法解決大電流密度下低溫電池倍率性能差的問題；三、將磷酸鐵鋰納米化，縮短Li+遷移路徑，但無法解決磷酸鐵鋰電導率低等根本性問題。

鑒于此，實有必要提供一種新型的磷酸鐵鋰正極材料的制備方法以克服以上缺陷。

【發明內容】

本發明的目的是提供一種具有較好低溫充放電性能及低溫倍率性能的磷酸鐵鋰正極材料的制備方法。

為了實現上述目的，本發明提供一種磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，包括如下步驟：步驟一：按照一定質量比稱取石墨、濃硝酸和濃磷酸混合，置于水浴中攪拌，溫度升高至80-90℃，按照一定質量比加入雙氧水，攪拌，將產物降溫至室溫，水洗并抽濾，將抽濾后的濾餅進行干燥，得到氧化石墨GO；步驟二：按照一定質量比稱取碳酸鋰、碳酸鈉和碳酸鉀，混合并進行球磨，對球磨后的混合物進行加熱，插入鐵絲和Ni-Cr合金絲，通入CO2，通電進行電解，利用鹽酸和去離子水對電解產物進行交替清洗，直至清洗后液體呈中性，烘干，得到蜂窩狀碳材料HC；所述步驟二中進行電解的電流密度為200-300mA/cm3；步驟三：按照一定質量比稱取磷酸鐵鋰和氧化石墨GO溶于無水乙醇中，將混合物置于微波反應器中保持一段時間后，按照一定質量比加入蜂窩狀碳材料HC，轉移至高壓反應釜中，進行水熱反應，將水熱反應后的產物進行水洗、抽濾及干燥，得到改性的磷酸鐵鋰材料LiFePO4/GO/HC。

在一個優選實施方式中，所述步驟一中的石墨、濃硝酸和濃磷酸的質量比為1：6：4-1：6：6。

在一個優選實施方式中，所述步驟一中的雙氧水與石墨質量比為1：2-1：2.5。

在一個優選實施方式中，所述步驟一中濾餅的干燥溫度為90-100℃，干燥時間為6-8h。