[發明專利]Ti、V元素復合摻雜的磷酸鐵鋰制備方法

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• 申請號: 201911188407.0
• 申請日: 2019-11-22
• 公開（公告）號: CN110911680A
• 公開（公告）日: 2020-03-24
• 發明（設計）人: 余奔;李健;岳有濤;張仁國
• 申請（專利權）人: 貴州唯特高新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;H01M10/0525
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種Ti、V元素復合摻雜的磷酸鐵鋰制備方法，包括以下步聚：(1)先將Fe³⁺源和磷源分別配制成已知的濃度溶液，按一定比例緩慢滴入裝有磷酸底液的磁力攪拌容器中，控制溶液PH值在1.5?1.8范圍內，然后加熱(溫度控制80?90℃左右)攪拌沉淀制得二水磷酸鐵；(2)將制得的二水磷酸鐵過濾洗滌干燥后，再通過550?700℃的溫度煅燒3?5h，得到無水磷酸鐵；(3)將磷酸鐵與鋰源以摩爾比1∶(1?1.05)均勻混合，作為Ti、V元素復合摻雜的磷酸鐵鋰制備的依據；本發明的目的是為了提高LiFePO₄正極材料的基礎電性能，采用了原位合成含Ti+V磷酸鐵的前驅體，高溫燒結制備Ti+V摻雜的磷酸鐵鋰，通過優化合成工藝，制得高振實密度的金屬離子摻雜的磷酸鐵材料。

技術領域

本發明涉及電化學電源材料制備技術領域，具體為Ti、V元素復合摻雜的磷酸鐵鋰制備方法。

背景技術

近年來，隨著新能源汽車市場的快速增長，中國動力鋰離子電池市場也獲得了飛速發展。其中磷酸鐵鋰因環境友好、原料低廉、理論容量高 (170mAh/g)、電壓平臺平穩、安全性能極佳、循環性能優異等優點而成為應用最成功的鋰離子電池正極材料之一。然而LFP穩定的晶體結構也導致了其低的電子導電率(10-9～10-10S·cm^-1)和鋰離子(Li⁺)遷移率(10-13～ 10-16cm²·s^-1)，這使得電化學性能受到嚴重限制。因此，克服材料本身缺陷，提升其可逆容量及倍率性能，便成為國內外儲能器件領域的熱門課題之一。當前技術主要是通過結構納米化、碳包覆和離子摻雜這三種方式來改善材料的導電性能。其中碳包覆對材料導電性能改善程度有限；金屬納米化和離子摻雜效果雖能大幅度提高材料導電性，但不能對材料充分包覆及均勻摻雜。本發明采用對前驅體磷酸鐵合成時進行金屬摻雜(摻雜的是Ti源和V源)，合成過程通過加入晶形控制劑，得到球形高振實密度金屬離子均勻摻雜的磷酸鐵材料。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有的缺陷，提供Ti、V元素復合摻雜的磷酸鐵鋰制備方法，提高LiFePO₄正極材料的基礎電性能，采用了原位合成含Ti+V磷酸鐵的前驅體，高溫燒結制備Ti+V摻雜的磷酸鐵鋰，通過優化合成工藝，制得高振實密度的金屬離子摻雜的磷酸鐵材料，可以有效解決背景技術中的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：Ti、V元素復合摻雜的磷酸鐵鋰制備方法，包括以下步驟：

(1)先將Fe³⁺源和磷源分別配制成已知的濃度溶液，按一定比例緩慢滴入裝有磷酸底液的磁力攪拌容器中，控制溶液PH值在1.5-1.8范圍內，然后加熱(溫度控制80-90℃左右)攪拌沉淀制得二水磷酸鐵；

(2)將制得的二水磷酸鐵過濾洗滌干燥后，再通過550-700℃的溫度煅燒3-5h，得到無水磷酸鐵；

(3)將磷酸鐵與鋰源以摩爾比1∶(1-1.05)均勻混合，同時加入適量碳源、一定量的Ti源和V源，在與去離子水混合后轉移到球磨機中用 450-500r/min球磨4-6h，得到的漿料，漿料粒徑D50＜600nm；

(4)將得到的漿料干燥后在氮氫混合氣氣氛保護下，經過700-730℃高溫處理5-10h制得碳包覆的磷酸鐵鋰。

作為本發明的一種優選技術方案：所述鐵離子為硫酸鐵、氧化鐵、氯化鐵、硝酸鐵中的一種或一種以上。

作為本發明的一種優選技術方案：所述磷源為磷酸、磷酸氫二銨、磷酸二氫鹽中的一種或一種以上。

作為本發明的一種優選技術方案：所述鋰源為碳酸鋰、磷酸鋰、磷酸二氫鋰中的一種或一種以上。

作為本發明的一種優選技術方案：所述碳源為葡萄糖、淀粉、檸檬酸、酚醛樹脂中的一種或一種以上。