[發明專利]一種電極材料

在審

• 申請號: 201710553622.0
• 申請日: 2017-07-08
• 公開（公告）號: CN107827092A
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發明（設計）人: 鄭春燕
• 申請（專利權）人: 鄭春燕
• 主分類號: C01B25/45
• 分類號: C01B25/45;H01M4/58;H01M10/0525
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種鋰離子電極材料及其制備工藝，特別涉及一種添加稀土和錳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

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，是優秀的正極材料。但存在室溫電導率低，其大電流充放電性能還有待進一步的改進，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，且能夠提高LiFePO₄的導電率；摻雜錳離子能提高LiFePO₄大電流放電性能。本發明通過高溫固相法反應制備一種復合鋰離子電池復合正極材料，彌補LiFePO₄的不足，提高LiFePO₄的導電及充放電性能。

發明內容

本發明的目的是提供一種復合鋰離子電池復合正極材料及其制備工藝。該制備工藝包括如下步驟：

⑴取適量化學純的FeC₂O₄?2H₂O 、Li₂CO₃、NH₄H₂PO₄、金屬Mn粉末和金屬La粉末作為原料，按照Li_1-x La _x Fe_1-y Mn_yPO₄（0.01≤x≤0.1, 0. 1≤y≤0.3）的原子配比配好原料；

⑵將配好的原料進行初步混合后進行球磨；

⑶在氮氣的保護下，將球磨的混合物升高溫度至300℃，恒溫5小時以上；

⑷繼續將上述混合物升高溫度至600℃，再恒溫10小時以上；

⑸反應完成后隨爐冷卻，收集粉末即得產品。

優先地，在步驟⑴中，按照Li_0.97La_0.03Fe_0.85Mn_0.15PO₄的原子比例配料。

優先地，在步驟⑵中，球磨過程中用氬氣進行保護。

優先地，在步驟⑵中，球磨速度設置200-300 轉/分鐘。

優先地，在步驟⑵中，球磨時間為10-12小時。

優先地，在步驟⑶中，300℃恒溫時間控制在6-7小時。

優先地，在步驟⑷中，600℃恒溫時間控制在20-22小時。

本發明具有下列優點和特性：

⑴制備的電極材料導電率高，充放電性能好；

⑵制備工藝簡單，流程短；

⑶條件控制簡單，易于實現工業化。

實施例一：

以化學純的FeC₂O₄?2H₂O 、Li₂CO₃、NH₄H₂PO₄、金屬Mn粉末和金屬La粉末作為原料，按照Li_0.97La_0.03Fe_0.85Mn_0.15PO₄的原子配比配料5g的混合物，將配好的混合物原料進行初步混合后一起倒入球磨罐中，再往球磨罐中添加適量研磨鋼球，然后蓋上球磨罐蓋子并擰緊螺絲，再用抽氣機進行抽真空操作，抽至罐內氣壓低于0.1個大氣壓后停止操作，然后再往球磨罐充入適量氬氣作為保護氣體，再將其放入行星式球磨機中進行球磨，球磨轉速的速度設置為200轉/分鐘，球磨12h后，取下球磨罐靜置一段時間后，放出球磨罐中氣體減壓后，打開球磨罐，將球磨罐中合金微粉取出，放入一容器中，在氮氣的保護條件下進行高溫加熱至300℃，恒溫6小時，然后升高溫度至600℃，恒溫20小時，最后隨爐冷卻，收集粉末即得產品。