流變相反應製備釩摻雜磷酸鐵鋰正極材料的方法

2023-05-04 06:01:16 1

專利名稱：流變相反應製備釩摻雜磷酸鐵鋰正極材料的方法
技術領域：
本發明涉及一種流變相反應製備釩摻雜磷酸鐵鋰正極材料的方法。
背景技術：
鋰離子電池被認為是目前最佳的綠色環保理想電源，受到科技及工業界高度重視，並得到廣泛應用。LiFePOJt為極具潛力的鋰離子電池正極材料，具有較高電勢。這種材料能量密度高，而且原料豐富、成本低、對環境友好。LiFePO4主要製備方法有固相法、碳熱還原法和水熱法等，通過傳統的製備方法難以合成電化學性能好的LiFePO415如何控制粒度大小，提高電導率和離子擴散速率成為LiFePO4研究的主要方向。

發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種採用流變相反應製備釩摻雜的磷酸鐵鋰鋰離子電池正極材料的方法，以解決磷酸鐵鋰材料容量衰減快等問題、同時使摻雜後的樣品粒徑均勻細小、電導率和電化學性能提高。本發明以如下技術方案解決上述技術問題本發明的工藝步驟為將鐵鹽、磷酸鹽、鋰鹽和聚乙二醇與偏釩酸銨釩離子摻雜源按摩爾比分別為2-x:2.0-2. 1:2. 0-2. 1:1. 0-1. l:x，其中 O < x < O. 05、溶於水後混合均勻，在 75°C _95°C恆溫水浴中反應5-10h形成流變態膠狀物，乾燥後在600°C -800°C非氧化性氣氛中燒結10—20h即為釩摻雜的磷酸鐵鋰粉體材料。所述鐵鹽為硝酸鐵或檸檬酸鐵；所述磷酸鹽為磷酸二氫銨、磷酸氫二銨或磷酸銨；所述鋰鹽為醋酸鋰、硝酸鋰或氫氧化鋰；所述聚乙二醇為PEG-400、PEG-4000 或 PEG-10000 ；所述非氧化性氣氛為氬氣、氮氣或氫氣。本發明直接使用聚乙二醇，一方面聚乙二醇作為一種非離子型表面活性劑，在合成前軀體過程中對膠粒具有很好的分散作用，在膠體形成的過程中通過錨固與氫鍵的共同作用可以控制膠粒的大小，使得膠粒大小分布均勻，提高電化學性能；另一方面聚乙二醇作為碳源，在高溫裂解過程中形成炭並起到很好的還原保護作用。本發明簡化了合成工藝，可以有效地抑制樣品晶粒的過分長大，使所合成材料粒徑分布均勻、細小；合成溫度低、時間短，可得到不同粒度的材料；電導率、充放電性能和循環性能提高；簡化了工藝，降低了成本，易於實現工業化。


圖I為本發明實施例I的2號樣品LiFePO4的XRD圖。
圖2為本發明實施例I的2號樣品LiFePO4的SEM圖。圖3為本發明實施例I的2號樣品LiFePO4的首次充放電曲線。圖4為本發明實施例I的2號樣品LiFePO4的循環性能曲線。
具體實施例方式實施例I :將O. 195mol 硝酸鐵、O. 205mol 磷酸二氫銨、O. 2ImoI 硝酸鋰、O. IOmol PEG-10000和O. 005mol偏釩酸銨溶於水後混合均勻，在75°C恆溫水浴中反應20h形成流變態膠狀物，乾燥後在氬氣氣氛下，分別在600°C、700°C、80(rC溫度下燒結15h，即為樣品LiFeP04。所得到的產物經X射線衍射分析，表明均為LiFePO4,沒任何雜相，通過SEM可得到產物的粒徑在O. 2 μ m左右。將所得到的產物組裝成實驗扣式電池測其充放電比容量和循環性能，在IC的倍率下進行充放電，其首次放電容量和循環50次後放電容量見表I。表I :實施例I的實驗條件和結果
權利要求
1.一種流變相反應製備釩摻雜磷酸鐵鋰正極材料的方法，其特徵在於具體步驟為將鐵鹽、磷酸鹽、鋰鹽和聚乙二醇與偏釩酸銨釩離子摻雜源按物質的摩爾比分別為2-x:2.0-2. 1:2. 0-2. 1:1. 0-1. l:x，其中 O < x < O. 05，溶於水後混合均勻，在 75°C _95°C恆溫水浴中反應5-10h形成流變態膠狀物，乾燥後在600°C -800°C非氧化性氣氛中燒結10—20h,即為釩摻雜的磷酸鐵鋰粉體材料。
2.如權利要求I所述的流變相反應製備釩摻雜磷酸鐵鋰正極材料的方法，其特徵在於鐵鹽為硝酸鐵或檸檬酸鐵。
3.如權利要求I所述的流變相反應製備釩摻雜磷酸鐵鋰正極材料的方法，其特徵在於所述磷酸鹽為磷酸二氫銨、磷酸氫二銨或磷酸銨。
4.如權利要求I所述的流變相反應製備釩摻雜磷酸鐵鋰正極材料的方法，其特徵在於所述鋰鹽為醋酸鋰、硝酸鋰或氫氧化鋰。
5.如權利要求I所述的流變相反應製備釩摻雜磷酸鐵鋰正極材料的方法，其特徵在於所述聚乙二醇為 PEG-400、PEG-4000 或 PEG-10000。
6.如權利要求I所述的流變相反應製備釩摻雜磷酸鐵鋰正極材料的方法，其特徵在於所述非氧化性氣氛為氬氣、氮氣或氫氣。
全文摘要
本發明的流變相反應製備釩摻雜磷酸鐵鋰鋰離子電池正極材料的方法，將鐵鹽、磷酸鹽、鋰鹽和聚乙二醇與偏釩酸銨釩離子摻雜源溶於水後混合均勻，在75℃-95℃恆溫水浴中反應5-10h形成流變態膠狀物，乾燥後在600℃-800℃非氧化性氣氛中燒結10—20h即為釩摻雜的磷酸鐵鋰粉體材料。本發明簡化了合成工藝，可以有效地抑制樣品晶粒的過分長大，使所合成材料粒徑分布均勻、細小；合成溫度低、時間短，可得到不同粒度的材料；電導率、充放電性能和循環性能提高；簡化了工藝，降低了成本，易於實現工業化。
文檔編號H01M4/58GK102897742SQ20121031121
公開日2013年1月30日 申請日期2012年8月28日 優先權日2012年8月28日
發明者李華成, 鍾勝奎, 李普良, 王春飛, 胡明超, 明憲權, 黎貴亮, 黃冠漢, 朱漢明 申請人:中信大錳礦業有限責任公司