[發明專利]納米磷酸鐵鋰正極材料的制備方法和鋰離子電池

在審

• 申請號: 202111301174.8
• 申請日: 2021-11-04
• 公開（公告）號: CN114171740A
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 沈陽;劉樂明;謝海龍;賀彩香
• 申請（專利權）人: 江蘇濤立電子新材料有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/58;H01M10/0525;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理有限公司 11369
• 代理人: 俞牡丹

1.納米磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，其特征在于，其包括以下步驟：

步驟一、將納米殼聚糖球置于反應釜中，將反應釜中的氣體置換為氮氣，將反應釜升溫至130℃，恒溫30min后，加熱至240℃，恒溫30min，然后繼續升溫至550℃，恒溫30min后將反應釜內通入空氣，恒溫保持1.5h后，將反應釜中的氣體置換為氮氣自然冷卻室溫后取出納米殼聚糖球，然后納米殼聚糖球浸泡于氫氟酸水溶液中，室溫下攪拌12h后取出納米殼聚糖球，然后用氫氧化鈉水溶液、水依次洗滌納米殼聚糖球3次，得空心納米碳球；

步驟二、將空心納米碳球分散于水中，超聲震蕩為懸浮液，將懸浮液置于高壓釜內，將高壓釜內空氣置換為氮氣；將鋰鹽、磷鹽、鐵鹽溶解于水中，均勻混合調pH至7.5得反應液，將反應液加入至高壓釜內，繼續通入氮氣至高壓釜內壓力為3MPa，高壓釜內攪拌轉速調至600rpm，溫度調至120℃，攪拌下恒溫反應2h后過濾得磷酸鐵鋰前驅體；其中，鋰鹽、磷鹽和鐵鹽的摩爾比為2:1.5:1；懸浮液中空心納米碳球的質量濃度為8mg/mL；懸浮液與混合液的體積比為10:1；

步驟三、將磷酸鐵鋰前驅體置于管式爐中，在氮氣環境下于600℃焙燒處理6h，從管式爐中取出即得納米磷酸鐵鋰正極材料。

2.如權利要求1所述的納米磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，其特征在于，所述納米殼聚糖球的制備方法為：

步驟S1、將三乙醇胺與十六烷基三甲基對甲基苯磺酸銨混合形成A溶液；

步驟S2、將溶液A升溫至80℃，恒溫攪拌1h后向溶液A中加入四乙氧基硅烷，于80℃下恒溫攪拌反應2h后離心收集第一沉淀物；其中，溶液A中三乙醇胺、十六烷基三甲基對甲基苯磺酸銨與四乙氧基硅烷比值為1g:5g:8mL；

步驟S3、將凈化后的第一沉淀物均勻的分散于乙醇溶液中，得溶液B，向溶液B中加入濃度為37％的濃鹽酸，進行超聲處理2h后于70℃下恒溫攪拌24h，過濾得第二沉淀物；其中，溶液B中第一沉淀物的質量濃度為10mg/mL；濃鹽酸的體積與溶液B的體積比為1:8；

步驟S4、將第二沉淀物重復進行步驟S3的操作2次，最終得到第三沉淀物；

步驟S5、將凈化后的第三沉淀物分散于甲苯溶液中并進行超聲處理30min，得溶液C，向溶液C中加入氨丙基三乙氧基硅烷，于80℃下攪拌12h后離心過濾收集第四沉淀物；其中，溶液C中第三沉淀物的質量濃度為12mg/mL，氨丙基三乙氧基硅烷與甲苯的體積比為1:200；

步驟S6、將凈化后的第四沉淀物分散于體積比為2:1的乙醇和水的混合液中，得溶液D；攪拌下將殼聚糖水溶液加入至溶液D中，攪拌10min后，攪拌下向溶液D中依次加入乳化劑和固化劑，于30℃下繼續攪拌18h后離心過濾收集第五沉淀物，第五沉淀物經凈化后即得所述納米殼聚糖球；其中，溶液D中第四沉淀物的質量濃度為3mg/mL。

3.如權利要求1所述的納米磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，其特征在于，步驟一中納米殼聚糖球的直徑為800nm。

4.如權利要求1所述的納米磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，其特征在于，步驟一中每次升溫的升溫速率為3℃/min。

5.如權利要求1所述的納米磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，其特征在于，步驟二中鋰鹽為氫氧化鋰，磷鹽為磷酸二氫鈉，鐵鹽為氯化鐵。

6.如權利要求2所述的納米磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，其特征在于，乳化劑為Span-80，固化劑為體積分數為4％的戊二醛水溶液，溶液D中乳化劑、固化劑、第四沉淀物的加入量比值為1mL:5mL:1mg。

7.如權利要求2所述的納米磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，其特征在于，第一沉淀物、第三沉淀物和第四沉淀物的凈化均為：依次用水和乙醇洗滌3次，然后置于80℃的烘箱中烘干30min。

8.一種鋰離子電池，其特征在于，所述鋰離子電池的正極包括如權利要求1～7任一一項所述的納米磷酸鐵鋰正極材料。