[發(fā)明專利]一種鋰離子電池碳包覆LiFEPO4

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710874217.9
• 申請(qǐng)日: 2017-09-25
• 公開（公告）號(hào): CN107732174B
• 公開（公告）日: 2020-03-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李昌明;葉嘉明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 五邑大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M4/36
• 分類號(hào): H01M4/36;H01M4/58;H01M4/62
• 代理公司: 廣州市紅荔專利代理有限公司 44214
• 代理人: 吳偉文

本發(fā)明提供一種鋰離子電池碳包覆LiFEPO₄/CNTs復(fù)合正極材料的制備方法，通過硫酸與硝酸溶液純化處理提高CNTs的活性，采用環(huán)糊精對(duì)純化后的碳納米管進(jìn)行修飾，提高CNTs的分散性，得到CNTs分散良好的懸浮液，將一定量的鋰源、鐵源、磷源加入到懸浮液中，超聲分散、攪拌，得到糊狀漿料，在氧化鋯球磨罐中球磨得到固體前驅(qū)體，通過兩次焙燒后，研磨至均勻粉末得到碳包覆的LiFEPO₄/CNTs復(fù)合正極材料產(chǎn)品；本發(fā)明制備的CNTs?LiFePO₄?C復(fù)合材料結(jié)構(gòu)特殊，以碳納米管為基體，LiFePO₄顆粒均勻負(fù)載在碳納米管表面，且LiFePO₄顆粒表面被碳層覆蓋，該材料的導(dǎo)電性好，包覆層緊密，一方面可改善LiFePO₄電極的導(dǎo)電性，另一方面可由于碳納米管的多孔結(jié)構(gòu)，在LiFePO₄電極在充放電過程中提供鋰離子的通道的作用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電池的制備方法，尤其是一種鋰離子電池碳包覆LiFEPO₄/CNTs復(fù)合正極材料的制備方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池是目前發(fā)展最快亦最受重視的新型高能蓄電池，廣泛應(yīng)用于移動(dòng)電話、筆記本電腦、攝像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等便攜式電子產(chǎn)品，但如何進(jìn)一步提高其容量、功率和安全性，以及進(jìn)一步降低其成本，是將其應(yīng)用在電動(dòng)汽車和儲(chǔ)能電站等大型用電設(shè)備領(lǐng)域的難題之一。

鋰離子電池材料是制約其向大容量、高功率、高安全性低成本方向發(fā)展的關(guān)鍵因素之一，現(xiàn)有的正極材料中，磷酸亞鐵鋰材料因其卓越的安全性能、循環(huán)性能，是目前電動(dòng)汽車等用動(dòng)力電池的首選材料。但是，LiFePO₄(磷酸亞鐵鋰、磷酸鐵鋰)正極材料有低電子導(dǎo)電率 (10-10S/cm)和Li+穿過兩相界面緩慢離子擴(kuò)散的缺點(diǎn)，導(dǎo)致其電子導(dǎo)電率和離子導(dǎo)電率比較差，這大大限制了LiFePO₄正極材料在實(shí)際鋰離子電池中的應(yīng)用。

現(xiàn)有技術(shù)通過碳納米管CNTs來改善電池的導(dǎo)電性能，但由于碳納米管之間存在較強(qiáng)的范德華力，容易互纏繞在一起，團(tuán)聚，導(dǎo)致碳納米管在溶劑、聚合物集體中的分散不均勻，碳納米管CNTs，團(tuán)聚后其導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)難以形成，因而CNTs的分散性是影響復(fù)合材料導(dǎo)電性能的關(guān)鍵因素之一。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種鋰離子電池碳包覆LiFEPO₄/CNTs復(fù)合正極材料的制備方法，本發(fā)明基于在活性物質(zhì)中形成分布均勻的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，來提高材料的導(dǎo)電能力，為此，本發(fā)明利用碳納米管CNTs的良好電子與離子傳輸通道，提出了碳包覆LiFePO₄/CNTs 復(fù)合正極材料的制備方法，采用CNTs原位添加，構(gòu)筑納米導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，從而達(dá)到均勻分散和提高鋰離子和電子的傳輸性能的目的。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種鋰離子電池碳包覆LiFEPO₄/CNTs復(fù)合正極材料的制備方法，包括以下步驟：

S1)、將碳納米管CNTs放入一定體積比的硫酸與硝酸的混合溶液，在40℃下攪拌回流8 小時(shí)，用去離子水洗滌至中性后過濾、干燥，得到純化和具有羥基(-OH)和羧基(-COOH)表面活性基團(tuán)的碳納米管，從而改善碳納米管CNTs的親水性、以及分散性；

S2)、將純化后的碳納米管加入環(huán)糊精的乙醇水溶液中，經(jīng)超聲分散、磁力攪拌處理，通過環(huán)糊精和碳納米管CNTs結(jié)合，促使碳納米管CNTs分散，得到碳納米管CNTs分散良好的懸浮液；

S3)、將一定量的鋰源、鐵源、磷源加入步驟S2)中制備的懸浮液中，超聲分散、攪拌，得到糊狀漿料；

S4)、將糊狀漿料在溫度為60℃～90℃的條件下干燥時(shí)間24h，將得到的固體物質(zhì)放入氧化鋯球磨罐中球磨1小時(shí)，得到固體前驅(qū)體；