CN103354288B - 一种改性磷酸铁锂正极材料制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种锂离子电池正极材料的制备方法,按照以下工艺步骤实施:将锂化合物,Fe3+化合物,磷酸盐,还原剂和Er,Nd掺杂物按照摩尔比混合;所得混合物进行加热搅拌,形成胶体;然后将此胶体煅烧;所得物料放入球磨机中球磨、煅烧、自然冷却至室温得到掺杂型锂离子正极材料。本发明与现有技术相比,通过对磷酸铁锂正极材料进行改性,显著提高了材料的电导率,改善了低温性能和倍率放电性能。

Description

一种改性磷酸铁锂正极材料制备方法
技术领域
本发明涉及一种锂离子电池正极材料的制备方法,特别适用于一种改性磷酸铁锂正极材料制备方法。
背景技术
目前现有技术,磷酸铁锂作为一种锂离子电池正极材料有其独特的优点:1相对较高的理论比容量170mAh/g;2好的热稳定性和化学稳定性;3低成本,低毒性和好的安全性能;4循环寿命长。但由于磷酸铁锂存在电导率低和锂离子传导率低的缺陷,从而导致电池的低温性能差和倍率放电性能差。
本发明的目的所要解决的技术问题是通过掺杂Er,Nd提高磷酸铁锂的电导率和锂离子传导率,从而改善其低温性能和倍率放电性能。
发明内容
本发明一种改性磷酸铁锂正极材料制备方法,其特征在于按照以下工艺步骤实施:
1.1将锂化合物,Fe3+化合物,磷酸盐,还原剂和Er,Nd掺杂物按照摩尔比混合,其中Li:Fe:P:Er:Nd=1:(1-x-y):1:x:y;0.02≥x≥0.01;0.02≥y≥0.01,将混合物溶于去离子水中;
1.2将步骤1所得混合物在55℃—85℃下进行加热搅拌,形成胶体,然后将此胶体置于300℃温度下煅烧3小时;
1.3将步骤2中所得物料放入球磨机中,加入湿磨介质,球磨时间8—12小时,将球磨好的粉末和适量的聚乙二醇混合好;
1.4将步骤3所得物料置于还原气氛或惰性气体下煅烧10—20小时,煅烧温度600—900℃,自然冷却至室温;
1.5将步骤4所得物料进行球磨,得到掺杂型锂离子正极材料LiFe1-x-yErxNdyPO4/C;其中:0.02≥x≥0.01,0.02≥y≥0.01。
本发明的一种改性磷酸铁锂正极材料制备方法,其特征在于所述掺杂物为Er,Nd的氧化物,氢氧化物,氯化物,硫酸盐,硝酸盐中至少一种。所述掺杂物Er,Nd的含量范围分别为0.02≥x≥0.01,0.02≥y≥0.01。
本发明所述锂化合物为碳酸锂,硝酸锂,氢氧化锂,醋酸锂和草酸锂中至少一种。本发明所述Fe3+化合物为硝酸铁。
本发明所述磷酸盐为磷酸铵,磷酸二氢铵,磷酸氢二铵中至少一种。本发明所述湿磨介质为无水乙醇,去离子水,丙酮中至少一种。
本发明与现有技术相比,通过对磷酸铁锂正极材料进行改性,显著提高了材料的电导率,改善了低温性能和倍率放电性能。
具体实施方式
实施例1
将0.1mol硝酸锂,0.1mol磷酸二氢铵,0.097mol硝酸铁,0.002molEr2O3,0.001molNd(Ac)3,混合。将混合物溶于去离子水中(混合物与去离子水质量比为1:(0.7~1.2)。并在80℃下搅拌4小时,至形成胶状物。将此胶状物置于300℃下煅烧3小时,将所得物质加入100ml无水乙醇进行球磨,球磨10小时。将球磨好的粉末与120ml聚乙二醇混合后置于氩气保护下,在700℃煅烧12小时。冷却至室温后,球磨得到所需粉料。以所得材料作为正极活性材料,Super-P做导电剂,PVDF做粘结剂。以上几种料以85:10:5的比例在NMP溶剂中(NMP:混合料=1:1.8重量比)混匀,然后涂布在铝箔上,干燥后,压制成极片。
硬碳和石墨以9:1的比例混合作为负极活性材料,Super-P作为导电剂,PVDF作粘结剂,以上物料以80:15:5的比例在NMP溶剂中(NMP:混合料=1:1.8重量比)混匀,然后涂布在铜箔上,干燥后,压制成极片。
电解液为1MLiPF6+EC/PC/DMC/PS/VC(10:40:45:3:2重量比)。
实施例2
同实施例1,只是Er2O3,Nd(Ac)3的量分别为0.001mol和0.001mol。
对比案例1(无Er,Nd加入)。
同实施例1,只是无Er,Nd加入。
测试结果
案例1-2及对比案例1的电池分别按照以下方法进行测试:
分别在25℃和在-20℃下,以1C放电,记录电池放电容量。测量电池容量保持率。结果如下表所示
案例1 案例2 对比案例1
容量保持率 85.2% 83.2% 63.6%
尽管对本发明的特征及其优势已经描述了很多,然而可以理解的是,对于本领域的普通技术人员来说,可以根据本发明的技术方案和技术构想做其他多种相应的改变,而所有这些改变都应属于本发明的权利要求保护的范围。

Claims (2)

1.一种改性磷酸铁锂正极材料制备方法,其特征在于按照以下工艺步骤实施:
1.1将0.1mol硝酸锂,0.1mol磷酸二氢铵,0.097mol硝酸铁,还原剂,0.002molEr2O3,0.001molNd(Ac)3混合,将混合物溶于去离子水中;
1.2将步骤1所得混合物在55℃—85℃下进行加热搅拌,形成胶体,然后将此胶体置于300℃温度下煅烧3小时;
1.3将步骤2中所得物料放入球磨机中,加入湿磨介质,球磨时间8—12小时,将球磨好的粉末和适量的聚乙二醇混合;
1.4将步骤3所得物料置于还原气氛或惰性气体下煅烧10—20小时,煅烧温度600—900℃,自然冷却至室温;
1.5将步骤4所得物料进行球磨,得到掺杂型锂离子正极材料。
2.根据权利要求1所述的一种改性磷酸铁锂正极材料制备方法,其特征在于所述湿磨介质为无水乙醇,去离子水,丙酮中至少一种。
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