[發明專利]一種磷酸鐵鋰/碳納米管復合正極材料的制備方法

有效

• 申請號: 202010625891.5
• 申請日: 2020-07-01
• 公開（公告）號: CN111740115B
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 王接喜;顏果春;李新海;席昭;王志興;郭華軍;胡啟陽;彭文杰
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/58;H01M10/0525
• 代理公司: 長沙軒榮專利代理有限公司 43235
• 代理人: 李喆

1.一種磷酸鐵鋰/碳納米管復合正極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：在保護氣氛下，通過化學氣相沉積法使含碳原料在鐵基催化劑上原位生長碳納米管，得到催化劑/碳納米管復合材料；

步驟2：取步驟1得到的催化劑/碳納米管復合材料，加入粘結劑，攪拌成均勻膏狀物體，然后將膏狀物體涂布在網狀陽極兩側，經過壓實、烘干后得到復合陽極板；

步驟3：將步驟2得到的復合陽極板及陰極板放入電解槽中，配置含磷溶液作為電解液加入電解槽中，然后升溫電解，調節電解液的pH值，電解完成后，將電解槽中的沉淀進行過濾、洗滌、干燥、煅燒后得到前驅體/碳納米管復合材料；

步驟4：將步驟3得到的前驅體/碳納米管復合材料與鋰鹽均勻混合后，在保護氣氛中進行燒結，隨爐自然冷卻后得到磷酸鐵鋰/碳納米管復合正極材料。

2.根據權利要求1所述的磷酸鐵鋰/碳納米管復合正極材料的制備方法，其特征在于，所述含碳原料為甲烷、乙烷、丙烷、乙烯、丙烯、乙炔、天然氣、乙醇、乙二醇、丙醇、異丙醇、環己烷、聚乙烯或聚乙烯醇中的一種或幾種。

3.根據權利要求2所述的磷酸鐵鋰/碳納米管復合正極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟1中，化學氣相沉積法的反應溫度為500～1000℃；所述保護氣氛為氬氣或氮氣。

4.根據權利要求3所述的磷酸鐵鋰/碳納米管復合正極材料的制備方法，其特征在于，所述催化劑中鐵的含量為80wt％～100wt％；所述催化劑的粒徑為10～100000nm；所述催化劑中其它元素為Ni、Co、Mn、Mg、Al、Ti、Zr或W中的一種或幾種。

5.根據權利要求4所述的磷酸鐵鋰/碳納米管復合正極材料的制備方法，其特征在于，所述粘結劑為羧甲基纖維素(CMC)及其衍生物、丁苯橡膠(SBR)及其衍生物、聚丙烯酸(PAA)及其衍生物、聚四氟乙烯(PTFE)及其衍生物、聚乙烯醇(PVA)及其衍生物或丙烯腈多元共聚物(LA)中的一種或幾種；所述粘結劑的質量為催化劑/碳納米管復合材料質量的1～20wt％；所述網狀陽極為鈦及其合金、鐵及其合金、銅及其合金或鎳及其合金中的一種。

6.根據權利要求5所述的磷酸鐵鋰/碳納米管復合正極材料的制備方法，其特征在于，所述含磷溶液為磷酸、磷酸一氫銨、磷酸二氫銨、磷酸銨或磷酸二氫鋰水溶液中的一種；所述陰極板為鈦及其合金、鐵及其合金、銅及其合金、鎳及其合金或石墨中的一種。

7.根據權利要求6所述的磷酸鐵鋰/碳納米管復合正極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟3中，電解的電流密度為100～10000A/m²；所述電流為直流電或交流電；所述電解的溫度為20～90℃；所述電解液的pH值為1.0～3.0或8-10。

8.根據權利要求7所述的磷酸鐵鋰/碳納米管復合正極材料的制備方法，其特征在于，所述前驅體的化學式為(Fe_xM_1-x)_yPO₄，其中0＜x≤0.5，2/3≤y≤1.05，M為Ni、Co、Mn、Mg、Al、Ti、Zr、W中的一種或幾種。

9.根據權利要求8所述的磷酸鐵鋰/碳納米管復合正極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟4中，鋰鹽為氫氧化鋰、碳酸鋰、醋酸鋰、草酸鋰或磷酸二氫鋰中的一種或幾種；所述保護氣氛為氬氣或氮氣；所述燒結的溫度為600～1000℃；所述燒結的時間為5～20h。

10.根據權利要求9所述的磷酸鐵鋰/碳納米管復合正極材料的制備方法，其特征在于，所述磷酸鐵鋰/碳納米管復合正極材料中碳納米管含量為1～30wt％。