CN102891322A - 一种锂离子电池复合正极材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锂离子电池LiFePO4/C复合正极材料的制备方法，包括如下步骤：（1）将氢氧化锂、氯化铁和磷酸氢二铵混合，均匀后，在反应容器中溶于去离子水，配成混合溶液，然后称取LiFePO4理论质量6-8%的草酸以及取LiFePO4理论质量3-5%PVA加入混合溶液中，水浴，超声，最后直到把混合溶液蒸干得到前躯体；（2）将得到的前驱体干燥后，研磨成粉末；（3）将上述粉末过100目筛后放入管式气氛炉中烧结得到LiFePO4/C复合正极材料。本发明制备的LiFePO4/C复合正极材料，具有良好的导电性、导电网络稳定性及振实密度，用于锂离子电池时，容量高，循环稳定性好，使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及一种锂离子电池复合正极材料的制备方法，尤其涉及一种LiFePO4/C复合正极材料的制备方法。
背景技术
锂离子电池由于其能量密度高，循环性能好，自其商品化以来已经得到了广泛的应用，逐渐取代了传统的铅酸电池等化学电源。特别是随着能源与环境问题的日益凸显，新能源产业得到了越来越多的重视。
锂离子电池正极材料主要有LiCoO2、LiNiO2和LiMn2O4等，由于钴有毒且资源有限、LiNiO2制备困难、LiMn2O4的循环性能和高温性能差，因此，这些锂离子电池正极材料无法满足锂离子电池向比容量高、寿命长、成本低和环境兼容方面发展的需求。
正交橄榄石结构的磷酸铁锂（LiFePO4）正极材料已逐渐成为国内外新的研究热点，并发展为新一代锂离子电池正极材料。该材料不含贵重元素、原料廉价、资源丰富；具有较高的比容量（理论比容量170mAh/g）、较高的工作电压（3.4V）、优良的循环性能、高温性能和安全性能；与碳负极材料配合时体积效应好，与大多数电解液兼容性好；此外，LiFePO4材料对环境友好，因此越来越受到人们的重视，被认为是极具应用潜力的动力锂离子电池正极材料。
LiFePO4属于橄榄石结构的聚阴离子化合物，由于其晶体结构的特点，LiFePO4具有较低的电子导电率和锂离子扩散系数，在一定程度上阻碍了其商业化的应用。目前，改善LiFePO4电化学性能的有效途径主要有碳包覆和高价金属离子掺杂两种方法。碳包覆既能改善LiFePO4颗粒间的导电性，又能减小LiFePO4颗粒的大小，进而改善LiFePO4的宏观电化学性能。但碳包覆也存在如下问题：首先，无定形碳在颗粒之间难以均匀分布，产品性能的稳定性难以保证；其次，无定形碳的加入，使振实密度明显下降，这使得LiFePO4性能的改善和振实密度的提高不能有机地统一起来。
因此迫切需要提供一种导电性好、导电网络稳定、振实密度高的LiFePO4/C复合正极材料的制备方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种锂离子电池LiFePO4/C复合正极材料的制备方法,，使用该方法制备的LiFePO4/C复合正极材料的锂离子电池具有导电性好、容量高、使用寿命长等特点。
为了实现上述目的，本发明提供的一种锂离子电池LiFePO4/C复合正极材料的制备方法包括如下步骤：
步骤1，前驱体的合成
将氢氧化锂、氯化铁和磷酸氢二铵混合，其中，铁、锂、磷的用量的摩尔比为：Fe∶Li∶P＝1.0-1.2∶1.0-1.2∶1.0-1.1，混合均匀后，在反应容器中溶于去离子水，配成浓度为2-3mol/L的混合溶液，然后称取LiFePO4理论质量6-8%的草酸以及取LiFePO4理论质量3-5%PVA加入混合溶液中，搅拌均匀反应容器置于70-80℃水浴中，搅拌速率为100-200r/min，并进行超声分散，每次超声时间为10-20分钟，超声间隔为15-20分钟，超声次数为2-4次，最后直到把混合溶液蒸干得到前躯体；
步骤2，干燥前驱体
干燥完毕后将前驱体取出研磨成粉末；
步骤3，烧结得到LiFePO4/C复合正极材料
将上述粉末过100目筛后放入管式气氛炉中，在还原性气氛下以升温速率15-20℃/分钟加热至500-700℃，保温时间5-8小时，得到LiFePO4/C复合正极材料，其中还原气氛为体积流量比为6-10的氩气与氢气。
其中，步骤2所述干燥方法优选为：将经步骤1得到的前驱体置于红外干燥箱中进行干燥。
其中，所述红外干燥箱的功率优选为500-800W，照射时间优选为5-10小时。
本发明还提供了一种如上述任意方法制备的锂离子电池LiFePO4/C复合正极材料。
本发明制备的LiFePO4/C复合正极材料，具有良好的导电性、导电网络稳定性及振实密度，用于锂离子电池时，容量高，循环稳定性好，使用寿命长。
具体实施方式
实施例一
前驱体的合成
将氢氧化锂、氯化铁和磷酸氢二铵混合，其中，铁、锂、磷的用量的摩尔比为：Fe∶Li∶P＝1.0∶1.0∶1.0，混合均匀后，在反应容器中溶于去离子水，配成浓度为2mol/L的混合溶液，然后称取LiFePO4理论质量6%的草酸以及取LiFePO4理论质量3% PVA加入混合溶液中，搅拌均匀反应容器置于70℃水浴中，搅拌速率为100r/min，并进行超声分散，每次超声时间为10分钟，超声间隔为15分钟，超声次数为2次，最后直到把混合溶液蒸干得到前躯体。
干燥前驱体
将得到的前驱体置于红外干燥箱中进行干燥，干燥箱的功率为500W，照射时间为5小时，干燥完毕后将前驱体取出研磨成粉末。
烧结得到LiFePO
4
/C复合正极材料
将上述粉末过100目筛后放入管式气氛炉中，在还原性气氛下以升温速率15℃/分钟加热至500℃，保温时间5小时，得到LiFePO4/C复合正极材料，其中还原气氛为体积流量比为6的氩气与氢气。
实施例二
前驱体的合成
将氢氧化锂、氯化铁和磷酸氢二铵混合，其中，铁、锂、磷的用量的摩尔比为：Fe∶Li∶P＝1.2∶1.2∶1.1，混合均匀后，在反应容器中溶于去离子水，配成浓度为3mol/L的混合溶液，然后称取LiFePO4理论质量8%的草酸以及取LiFePO4理论质量5% PVA加入混合溶液中，搅拌均匀反应容器置于80℃水浴中，搅拌速率为200r/min，并进行超声分散，每次超声时间为20分钟，超声间隔为20分钟，超声次数为4次，最后直到把混合溶液蒸干得到前躯体。
干燥前驱体
将经步骤(1)得到的前驱体置于红外干燥箱中进行干燥，干燥箱的功率为800W，照射时间为10小时，干燥完毕后将前驱体取出研磨成粉末。
烧结得到LiFePO
4
/C复合正极材料
将上述粉末过100目筛后放入管式气氛炉中，在还原性气氛下以升温速率20℃/分钟加热至700℃，保温时间8小时，得到LiFePO4/C复合正极材料，其中还原气氛为体积流量比为10的氩气与氢气。
比较例
采用溶胶凝胶法制备LiFePO4/C材料，具体工艺过程为：将 Li3PO4和H3PO4溶于80mL去离子水中，于70℃下搅拌1小时；0.012mol FeC6H5O7和适量草酸溶于120mL去离子水中，于60℃下搅拌1小时。将两溶液混合，并在60℃下加热搅拌直至形成溶胶。干燥烧结得到LiFePO4/C锂离子电池正极材料。
分别采用实施例一、二和比较例的LiFePO4/C锂离子电池正极材料制成相同规格的正极板，然后制成电池，电解液为1.5mol/L LiPF6的EC（乙基碳酸酯）+DMC（二甲基碳酸酯）（体积比1∶1）溶液，隔膜为celgard2400膜，在充满氩气气氛的手套箱内装配成扣式电池，并在恒流0.2C的条件下进行循环性能测试。该实施例一和二的的材料与比较例的材料相比，首次放电比容量提升了30-40%以上，循环寿命提高了50-70%以上。
上述实施例，只是本发明的几个典型实施例，并非用来限制本发明，故凡以本发明权利要求所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括在本发明保护范围之内。
Claims (4)
1.一种锂离子电池LiFePO4/C复合正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，前驱体的合成
将氢氧化锂、氯化铁和磷酸氢二铵混合，其中，铁、锂、磷的用量的摩尔比为：Fe∶Li∶P＝1.0-1.2∶1.0-1.2∶1.0-1.1，混合均匀后，在反应容器中溶于去离子水，配成浓度为2-3mol/L的混合溶液，然后称取LiFePO4理论质量6-8%的草酸以及取LiFePO4理论质量3-5%PVA加入混合溶液中，搅拌均匀反应容器置于70-80℃水浴中，搅拌速率为100-200r/min，并进行超声分散，每次超声时间为10-20分钟，超声间隔为15-20分钟，超声次数为2-4次，最后直到把混合溶液蒸干得到前躯体；
步骤2，干燥前驱体
干燥完毕后将前驱体取出研磨成粉末；
步骤3，烧结得到LiFePO4/C复合正极材料
将上述粉末过100目筛后放入管式气氛炉中，在还原性气氛下以升温速率15-20℃/分钟加热至500-700℃，保温时间5-8小时，得到LiFePO4/C复合正极材料，其中还原气氛为体积流量比为6-10的氩气与氢气。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2所述干燥方法为：将经步骤1得到的前驱体置于红外干燥箱中进行干燥。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，红外干燥箱的功率为500-800W，照射时间为5-10小时。
4.一种如权利要求1所述方法制备的锂离子电池LiFePO4/C复合正极材料。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1641914A (zh) * | 2004-12-24 | 2005-07-20 | 清华大学 | 一种锂离子电池的正极材料及其制备方法 |
| CN101504979A (zh) * | 2009-03-19 | 2009-08-12 | 上海微纳科技有限公司 | LiFePO4/C复合正极材料一种新型制备方法 |
| CN102208627A (zh) * | 2011-05-11 | 2011-10-05 | 华南理工大学 | 一种喷雾干燥制备LiFePO4/C复合正极材料的方法 |
| US20110269023A1 (en) * | 2010-04-28 | 2011-11-03 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Power storage device |
| CN102324519A (zh) * | 2011-09-28 | 2012-01-18 | 中国东方电气集团有限公司 | 高电导率锂离子电池正极磷酸亚铁锂材料及其制备方法 |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1641914A (zh) * | 2004-12-24 | 2005-07-20 | 清华大学 | 一种锂离子电池的正极材料及其制备方法 |
| CN101504979A (zh) * | 2009-03-19 | 2009-08-12 | 上海微纳科技有限公司 | LiFePO4/C复合正极材料一种新型制备方法 |
| US20110269023A1 (en) * | 2010-04-28 | 2011-11-03 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Power storage device |
| CN102208627A (zh) * | 2011-05-11 | 2011-10-05 | 华南理工大学 | 一种喷雾干燥制备LiFePO4/C复合正极材料的方法 |
| CN102324519A (zh) * | 2011-09-28 | 2012-01-18 | 中国东方电气集团有限公司 | 高电导率锂离子电池正极磷酸亚铁锂材料及其制备方法 |
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