[發明專利]一種碳包覆氟摻雜改性的磷酸鐵鋰正極復合材料的制備方法

在審

• 申請號: 201711389881.0
• 申請日: 2017-12-21
• 公開（公告）號: CN107946584A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 李蓓;劉天輝;袁波
• 申請（專利權）人: 洛陽名力科技開發有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/58;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及鋰電池技術領域，具體涉及一種碳包覆氟摻雜改性的磷酸鐵鋰(LiFePO_4-xF_x/C)正極復合材料的制備方法。

背景技術

隨著電動汽車的發展,對于電極材料的要求越來越高,尤其是正極材料,正極材料作為鋰離子電池的重要組成部分,其價格約占鋰離子電池成本的三分之一,其不僅是鋰離子脫嵌的載體,而且為整個電池體系提供鋰源。

橄欖石結構的LiFePO₄來源豐富，價格低廉，無毒無害，3.5V的平穩電壓平臺，較高的比容量(約170mAh/g)，良好的循環穩定性能和安全性能吸引了越來越多的研究人員關注和研究。LiFePO₄材料也被認為是動力型鋰離子電池首選的正極材料。

雖然磷酸鐵鋰作為鋰離子二次電池正極材料具有很多的優點，但其自身固有的電子導電率和鋰離子擴散速率較低的問題嚴重影響了其大規模生產和應用。目前，針對該問題，可采用摻雜改性來解決。

發明內容

本發明旨在提供一種碳包覆氟摻雜改性的磷酸鐵鋰 (LiFePO_4-xF_x/C)正極復合材料的制備方法，以氟化鋰、醋酸亞鐵、磷酸氫銨、氟化鋰為原料，并加入無水葡萄糖，經超聲處理并燒結后，制得F摻雜改性的磷酸鐵鋰正極復合材料，在0.1C下循環30次后，比容量保持率大于90％，提高了磷酸鐵鋰的電化學性能。

本發明的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。依據本發明提出的一種LiFePO_4-xF_x/C正極復合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)稱取一定量的氟化鋰、醋酸亞鐵、磷酸氫銨，放入燒杯中，在燒杯加入無水乙醇和無水葡萄糖，攪拌均勻后，再加入一定量的氟化鋰，在50℃下進行超聲處理，超聲頻率為15KHz，超聲時間為30min；

(2)將所得超聲后的混合溶液轉移到80℃的真空干燥箱進行干燥；干燥產物轉移到真空管式電阻爐中，在氮氣保護下于350℃燒結3h,燒結后自然冷卻至室溫，充分研磨；

(3)將研磨后的產物再送入真空管式電阻爐中于500℃再次燒結 6h，得到LiFePO_4-xF_x/C正極復合材料；

上述步驟(1)中氟化鋰、醋酸亞鐵、磷酸氫銨、氟化鋰的摩爾比為(1-x)：1:1：x,其中，x＝0.05-0.1。

本發明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現。

前述的一種LiFePO_4-xF_x/C正極復合材料的制備方法，其中，步驟 (1)中無水葡萄糖的加入量占氟化鋰、醋酸亞鐵、磷酸氫銨總質量的 6-10％。

F離子摻雜改性中，F^-在層狀結構正極材料O位的摻雜可以有效改善其循環性能，抑制其充放電過程中的相變，并且還能進一步促進一級粒子的生長，提高材料的體積比容量和振實密度。

本發明以氟化鋰、醋酸亞鐵、磷酸氫銨、氟化鋰為原料，并加入無水葡萄糖，經超聲處理并燒結后，制得F摻雜改性的磷酸鐵鋰正極復合材料，在0.1C下循環30次后，比容量保持率大于90％，具有優異的電化學性能。

具體實施方式

以下參照具體的實施例來說明本發明。這些實施例僅用于說明本發明，其不以任何方式限制本發明的范圍。

實施例1

(1)稱取一定量的氟化鋰、醋酸亞鐵、磷酸氫銨，放入燒杯中，在燒杯加入無水乙醇和無水葡萄糖，無水葡萄糖的加入量占氟化鋰、醋酸亞鐵、磷酸氫銨總質量的8％。攪拌均勻后，再加入一定量的氟化鋰，在50℃下進行超聲處理，超聲頻率為15KHz，超聲時間為30min；

其中，氟化鋰、醋酸亞鐵、磷酸氫銨、氟化鋰的摩爾比為(0.95)： 1:1：0.05；

(2)將所得超聲后的混合溶液轉移到80℃的真空干燥箱進行干燥；干燥產物轉移到真空管式電阻爐中，在氮氣保護下于350℃燒結 3h,燒結后自然冷卻至室溫，充分研磨；

(3)將研磨后的產物再送入真空管式電阻爐中于500℃再次燒結6h，得到LiFePO_3.95F_0.05/C正極復合材料；