稀土摻雜包碳型納米正極材料磷酸鐵鋰及其製備方法

2023-05-31 03:24:46

專利名稱：稀土摻雜包碳型納米正極材料磷酸鐵鋰及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種鋰離子電池用稀土摻雜包碳型納米LiFe1-xMxPO4/C正極材料及其製備方法，屬於電池材料製備技術領域。
背景技術：
稀土摻雜包碳型納米LiFe1-xMxPO4/C材料，由於安全性能好、環保、使用壽命長，是最具有前景的鋰離子電池的正極材料。磷酸鐵鋰材料的離子和電子導電性能較差，所以需要通過稀土摻雜和顆粒表面包碳製備出稀土摻雜包碳型納米LiFe1-xMxPO4/C材料。這樣就能大大提高磷酸鐵鋰電池材料的電化學性能。由於稀土摻雜種類和包碳材料組成和製備工藝的不同，對磷酸鐵鋰的比容量，循環衰減影響很大，限制了磷酸鐵鋰的廣泛使用。目前，磷酸鐵鋰的製備方法有兩種，液相法、固相反應法。固相反應法，由於方法簡單，原料及生產成本低，是磷酸鐵鋰正極材料的主要製備方法。但是，固相反應法製備的磷酸鐵鋰，需要在惰性氣氛中才能製備出性能良好的材料。

發明內容
本發明的目的是為了克服現有技術的不足，提供一種價格低廉、利於環保性能優良的鋰離子電池用稀土摻雜包碳型納米LiFe1-xMxPO4/C正極材料。
本發明提出的鋰離子電池用的稀土摻雜包碳型納米LiFe1-xMxPO4/C正極材料，該材料以FeC2H4·H2O、Li2CO3、NH4H2PO4、Y2O3、CeO2和環氧樹脂膠為原料，其特徵在於，所述材料的配方為FeC2H4·H2O∶1、Li2CO3∶0.5、NH4H2PO4∶1、Y2O3∶0.05～0.1或CeO2∶0.05～0.1其比例為實際摩爾數。
本發明的另一目的是提供一種工藝簡單、低成本，製備的粉料具有高容量、高導電率的鋰離子電池用稀土摻雜包碳型納米LiFe1-xMxPO4/C正極材料的製備方法。
一種鋰離子電池用的稀土摻雜包碳型納米LiFe1-xMxPO4/C正極材料的製備方法，其特徵在於，該方法依次按如下步驟進行(1)分別稱量按摩爾比為；FeC2H4·H2O∶1、Li2CO3∶0.5、NH4H2PO4∶1、Y2O3∶0.05～0.1或CeO2∶0.05～0.1進行配料。
(2)將所配製的粉料進行幹法球磨混料10小時以上。
(3)將混合好的料在350℃，流動N2氣氛保護下煅燒10小時。
(4)將煅燒好的料加入10wt％環氧樹脂，進行球磨粉碎8小時。
(5)將磨好的料在100℃進行混幹。
(6)將混幹的料在2000kg/cm2壓力下，壓成密實塊體；(7)將壓好的塊體在流動N2氣氛保護下，600℃～750℃煅燒，並保溫10小時～20小時；(8)將上述煅燒後的料進行粉碎、分級即得稀土摻雜包碳型納米LiFe1-xMxPO4/C粉料。
利用本發明的配方和製備方法製備的稀土摻雜包碳型納米LiFe1-xMxPO4/C粉料，平均晶粒度為＜100nm，容量高＞150mAh，循環壽命長(＞2000次)。本製備方法工藝簡單、低成本，適用於工業化生產。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明做進一步說明實施例1(1)分別稱量FeC2H4·H2O53％wt、Li2CO311％wt、NH4H2PO435％wt、Y2O31％wt進行配料。
(2)將所配製的粉料進行幹法球磨混料10小時。
(3)將混合好的料在400℃，流動N2氣氛保護下煅燒20小時。
(4)將煅燒好的料加入10wt％環氧樹脂，進行球磨粉碎8小時。
(5)將磨好的料在100℃進行混幹。
(6)將混幹的料在1000kg/cm2壓力下，壓成密實塊體；(7)將壓好的塊體在流動N2氣氛保護下，600℃煅燒，並保溫20小時；(8)將上述煅燒後的料進行粉碎、分級即得稀土摻雜包碳型納米LiFe1-xMxPO4/C粉料。
實施例2(1)分別稱量FeC2H4·H2O52％wt、Li2CO311％wt、NH4H2PO435％wt、Y2O32％wt進行配料。
(2)將所配製的粉料進行幹法球磨混料10小時以上。
(3)將混合好的料在450℃，流動N2氣氛保護下煅燒10小時。
(4)將煅燒好的料加入5wt％環氧樹脂，進行球磨粉碎8小時。
(5)將磨好的料在100℃進行混幹。
(6)將混幹的料在1500kg/cm2壓力下，壓成密實塊體；(7)將壓好的塊體在流動N2氣氛保護下，700℃煅燒，並保溫15小時；(8)將上述煅燒後的料進行粉碎、分級即得稀土摻雜包碳型納米LiFe1-xMxPO4/C粉料。
實施例3(1)分別稱量FeC2H4·H2O53％wt、Li2CO311％wt、NH4H2PO435％wt、CeO21％wt進行配料。
(2)將所配製的粉料進行幹法球磨混料10小時以上。
(3)將混合好的料在350℃，流動N2氣氛保護下煅燒15小時。
(4)將煅燒好的料加入7wt％環氧樹脂，進行球磨粉碎8小時。
(5)將磨好的料在100℃進行混幹。
(6)將混幹的料在2000kg/cm2壓力下，壓成密實塊體；(7)將壓好的塊體在流動N2氣氛保護下，750℃煅燒，並保溫10小時；(8)將上述煅燒後的料進行粉碎、分級即得稀土摻雜包碳型納米LiFe1-xMxPO4/C粉料。
權利要求
1.稀土摻雜包碳型納米正極材料磷酸鐵鋰，該材料以FeC2H4·H2O、Li2CO3、NH4H2PO4、Y2O3、CeO2和環氧樹脂膠為原料，其特徵在於，所述材料的配方為FeC2H4·H2O∶1、Li2CO3∶0.5、NH4H2PO4∶1、Y2O3∶0.05～0.1或CeO2∶0.05～0.1，其比例為實際摩爾數。
2.一種製備如權利要求1所述的稀土摻雜包碳型納米正極材料磷酸鐵鋰的方法，該方法採用固相反應法，其特徵在於，所述方法依次按如下步驟進行(1)分別稱量按摩爾比為；FeC2H4·H2O∶1、Li2CO3∶0.5、NH4H2PO4∶1、Y2O3∶0.05～0.1或CeO2∶0.05～0.1進行配料；(2)將所配製的粉料進行幹法球磨混料；(3)將混合好的料在350℃～450℃，流動N2氣氛保護下煅燒10～20小時；(4)將煅燒好的料在加入5～10wt％環氧樹脂，進行球磨粉碎；(5)將磨好的料進行烘乾；(6)將烘乾的料在1000～2000kg/cm2壓力下，壓成密實塊體；(7)將壓好的塊體在流動N2氣氛保護下，600℃～750℃煅燒，並保溫10小時～20小時；(8)將上述煅燒後的料進行粉碎、分級即得稀土摻雜包碳型納米LiFe1-xMxPO4/C粉料。
全文摘要
本發明涉及一種稀土摻雜包碳型納米正極材料磷酸鐵鋰及其製備方法，屬於電池材料製備技術領域。該材料以FeC
文檔編號H01M4/58GK1830764SQ20061001171
公開日2006年9月13日 申請日期2006年4月3日 優先權日2006年4月3日
發明者曾照強, 梁曉寧, 胡曉清, 楊尚權, 成龍勝 申請人:清華大學, 山西省玻璃陶瓷科學研究所