[發明專利]鋰離子二次電池正極材料硅酸亞鐵鋰的雙導體修飾改性制備方法

有效

• 申請號: 201710323281.8
• 申請日: 2017-05-10
• 公開（公告）號: CN107134568B
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 張冬;邱海龍;張彤;王春忠;陳崗;魏英進
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/62
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 劉世純;王恩遠

一種鋰離子二次電池正極材料硅酸亞鐵鋰Li₂FeSiO₄/C/Cu/Li₃PO₄的雙導體修飾改性制備方法，屬于鋰離子電池材料領域。首先是將Cu(NO₃)₂·3H₂O和(NH₄)₂HPO₄溶解在去離子水中，加熱蒸發溶劑，得到干燥粉末，熱處理后得到Cu₃(PO₄)₂；再將TEOS、LiAc·2H₂O、Fe(NO₃)₃·9H₂O和Cu₃(PO₄)₂加入到P123的無水乙醇溶液中，攪拌蒸發溶劑后干燥；最后將干燥粉末熱處理后得到Li₂FeSiO₄/C/Cu/Li₃PO₄。本發明采用簡單的溶膠凝膠方法，原位制備出了Li₂FeSiO₄/C/Cu/Li₃PO₄復合材料。在得到的材料中，電子導體C和Cu以及離子導體Li₃PO₄共同修飾Li₂FeSiO₄，合成過程簡單、成本低廉。對材料進行了電化學表征，該電極材料表現出了很好的倍率和循環性能。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池材料領域，具體涉及一種鋰離子二次電池正極材料硅酸亞鐵鋰Li₂FeSiO₄/C/Cu/Li₃PO₄的雙導體修飾改性制備方法。

背景技術

鋰離子電池具有工作電壓高、循環壽命長、比容量大、比功率大、無記憶效應、工作溫度范圍寬和體積小等諸多優點，已應用到現實生活中的各個領域，如電腦、手機、數碼相機和電動車等，鋰離子電池發展迅速。鋰離子電池主要是由電極材料(正極和負極)、電解液和隔膜組成。其中，正極材料是鋰離子電池的重要組成部分，影響著電池的能量、容量、電壓、循環壽命和安全性等。

作為鋰離子電池正極材料，硅酸亞鐵鋰(Li₂FeSiO₄)具有原料豐富、成本低、安全性高和環境友好等一系列優點，理論上可以實現兩個鋰離子的可逆脫嵌，理論比容量高達330mAh g^-1，在聚陰離子型材料中具有最高的理論比容量。但是，Li₂FeSiO₄仍然存在一些問題，低的電子導電性和鋰離子擴散速率使其本身電化學性能很差，限制了它的實際應用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種原料豐富、工藝簡單和利于工業化生產的鋰離子二次電池正極材料硅酸亞鐵鋰Li₂FeSiO₄/C/Cu/Li₃PO₄的雙導體修飾改性制備方法，材料制備過程如下：

(1)Cu(NO₃)₂·3H₂O和(NH₄)₂HPO₄按摩爾比3：2分別溶解在去離子水中，攪拌30～60min；然后將(NH₄)₂HPO₄溶液逐滴加入到Cu(NO₃)₂·3H₂O溶液中，攪拌30～60min；加熱蒸發溶劑，80～120℃干燥，得到干燥粉末；

(2)將步驟(1)得到的干燥粉末在700～1000℃(升溫速度1～5℃min^-1)空氣中熱處理8～15h，自然降溫，得到Cu₃(PO₄)₂；