CN103594713A - 一种磷酸铁锂电极材料的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磷酸铁锂电极材料的制造方法,依次包括如下步骤:(1)按照一定的比例,将Li1-xRx+yFe1-yPO4、金属化合物、导电助剂加入到搅拌容器中,并加入去离子水后充分搅拌混合,从而得到混合物;(2)将混合物放入干燥箱中进行干燥处理,其中干燥温度为120-140℃,干燥时间为7-8小时;(3)制作粉体,将干燥后的混合物投入研磨机中进行研磨,得到所述混合物的粉体;(4)将所述混合物粉体放入煅烧炉中进行煅烧,煅烧温度为350-400℃,煅烧时间为40-60分钟,最后得到所述所述磷酸铁锂电极材料的烧结料。
Description
技术领域
本发明属于电极材料领域,特别是涉及一种磷酸铁锂电极材料的制造方法。
背景技术
锂离子电池具有电压高、无记忆效应、能量密度高及循环性能良好等特点,已广泛用于移动电话、笔记本电脑、小型摄像机等便携式电子设备中。锂离子电池的正极材料的性能决定了锂离子电池的性能。目前,传统的锂离子电池正极材料包括钴酸锂(LiCoO2)、镍酸锂(LiNiO2)和锰酸锂(LiMnO2),由于钴有毒且钴资源有限、镍酸锂制备困难、锰酸锂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要求。
橄榄石结构的磷酸铁锂(LiFeP04)正极材料是目前业内普遍使用的正极材料,这是因为该材料具有来源丰富、价格低廉、无环境污染、容量较高、稳定性好、安全可靠等优点。但是与上述传统材料相比,磷酸铁锂正极材料的电子电导率和离子扩散速率极低,因而在高电流密度下充放电容量很低,只能在极小电流下进行充放电,这就大大限制了其在实际中的应用。因此,如何提高磷酸铁锂的电子电导率是当前业内亟待解决的问题。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺陷,本发明提供了一种磷酸铁锂电极材料的制造方法,该方法可以提高磷酸铁锂电极材料的电子电导率和例子扩散速率,从而提高锂电池的性能。
本发明提出的磷酸铁锂电极材料的制造方法依次包括如下步骤:
(1)按照一定的比例,将Li1-xRx+yFe1-yPO4、金属化合物、导电助剂加入到搅拌容器中,并加入去离子水后充分搅拌混合,从而得到混合物;
(2)将混合物放入干燥箱中进行干燥处理,其中干燥温度为120-140℃,干燥时间为7-8小时;
(3)制作粉体,将干燥后的混合物投入研磨机中进行研磨,得到所述混合物的粉体;
(4)将所述混合物粉体放入煅烧炉中进行煅烧,煅烧温度为350-400℃,煅烧时间为40-60分钟,最后得到所述所述磷酸铁锂电极材料的烧结料。
其中,步骤(1)中,按照重量份计,所述的比例为:
Li1-xRx+yFe1-yPO4 90-110份
金属化合物 15-25份
导电助剂 5-15份
其中,Li1-xRx+yFe1-yPO4为在锂位和铁位都含有替位金属元素R的磷酸铁材料,替位金属元素R为从由铝、镍、钛和镁组成的组中选择的任意一个金属元素或任意两个金属元素,并且,0.06≤x≤0.15,0.06≤y≤0.15;
其中,金属化合物为由硝酸铁、硝酸镍、硝酸钴、硝酸钠、硝酸钾、醋酸铁、醋酸镍、醋酸钴、硫酸钠、硫酸钾、碳酸钠、碳酸钾、氯化钠和氯化钾所组成的组中选择的一种或两种;
其中,导电助剂为由乙炔黑、导电石墨、导电碳黑、碳纳米管、蔗糖和葡萄糖所组成的组中选择的一种或两种。
本发明具有如下的有益效果:
1.通过采用替位金属元素来部分取代磷酸铁锂中的锂和铁,可以提高磷酸铁锂电极材料的电容量,并且还能提升其充放电性能;
2.加入金属化合物,可以降低磷酸铁锂电极材料在烧结过程中的烧结温度、缩短烧结时间;
3.加入导电助剂,更进一步提高磷酸铁锂电极材料的放电比容量。
具体实施方式
下面介绍本发明提出的磷酸铁锂电极材料的制造方法,所述方法依次包括如下步骤:
(1)按照一定的比例,将Li1-xRx+yFe1-yPO4、金属化合物、导电助剂加入到搅拌容器中,并加入去离子水后充分搅拌混合,从而得到混合物;
(2)将混合物放入干燥箱中进行干燥处理,其中干燥温度为120-140℃,干燥时间为7-8小时;
(3)制作粉体,将干燥后的混合物投入研磨机中进行研磨,得到所述混合物的粉体;
(4)将所述混合物粉体放入煅烧炉中进行煅烧,煅烧温度为350-400℃,煅烧时间为40-60分钟,最后得到所述所述磷酸铁锂电极材料的烧结料。
其中,步骤(1)中,按照重量份计,所述的比例为:
Li1-xRx+yFe1-yPO4 90-110份
金属化合物 15-25份
导电助剂 5-15份
其中,Li1-xRx+yFe1-yPO4为在锂位和铁位都含有替位金属元素R的磷酸铁材料,替位金属元素R为从由铝、镍、钛和镁组成的组中选择的任意一个金属元素或任意两个金属元素,并且,0.06≤x≤0.15,0.06≤y≤0.15;
其中,金属化合物为由硝酸铁、硝酸镍、硝酸钴、硝酸钠、硝酸钾、醋酸铁、醋酸镍、醋酸钴、硫酸钠、硫酸钾、碳酸钠、碳酸钾、氯化钠和氯化钾所组成的组中选择的一种或两种;
其中,导电助剂为由乙炔黑、导电石墨、导电碳黑、碳纳米管、蔗糖和葡萄糖所组成的组中选择的一种或两种。
下面介绍本发明的优选实施例:
本发明的磷酸铁锂电极材料的制造方法依次包括如下步骤:
(1)称取100重量份的Li1-xRx+yFe1-yPO4、20重量份的金属化合物以及10重量份的导电助剂加入到搅拌容器中,并加入去离子水后充分搅拌混合,从而得到混合物;
(2)将混合物放入干燥箱中进行干燥处理,其中干燥温度为130℃,干燥时间为7小时20分钟;
(3)制作粉体,将干燥后的混合物投入研磨机中进行研磨,得到所述混合物的粉体;
(4)将所述混合物粉体放入煅烧炉中进行煅烧,煅烧温度为380℃,煅烧时间为45分钟,最后得到所述所述磷酸铁锂电极材料的烧结料。
其中,Li1-xRx+yFe1-yPO4为在锂位和铁位都含有替位金属元素R的磷酸铁材料,替位金属元素R为钛,x=0.1,y=0.1;
其中,金属化合物为硝酸钴或氯化钠;
其中,导电助剂为导电石墨或导电碳黑;
至此已对本发明做了详细的说明,但前文的描述的实施例仅仅只是本发明的优选实施例,其并非用于限定本发明。本领域技术人员可对本发明做任何的修改,而本发明的保护范围由所附的权利要求来限定。
Claims (3)
1.一种磷酸铁锂电极材料的制造方法,依次包括如下步骤:
(1)按照一定的比例,将Li1-xRx+yFe1-yPO4、金属化合物、导电助剂加入到搅拌容器中,并加入去离子水后充分搅拌混合,从而得到混合物;
(2)将混合物放入干燥箱中进行干燥处理,其中干燥温度为120-140℃,干燥时间为7-8小时;
(3)制作粉体,将干燥后的混合物投入研磨机中进行研磨,得到所述混合物的粉体;
(4)将所述混合物粉体放入煅烧炉中进行煅烧,煅烧温度为350-400℃,煅烧时间为40-60分钟,最后得到所述所述磷酸铁锂电极材料的烧结料。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于:
其中,步骤(1)中,按照重量份计,所述的比例为:
Li1-xRx+yFe1-yPO4 90-110份;
金属化合物 15-25份;
导电助剂 5-15份;
其中,Li1-xRx+yFe1-yPO4为在锂位和铁位都含有替位金属元素R的磷酸铁材料,替位金属元素R为从由铝、镍、钛和镁组成的组中选择的任意一个金属元素或任意两个金属元素,并且,0.06≤x≤0.15,0.06≤y≤0.15;
其中,金属化合物为由硝酸铁、硝酸镍、硝酸钴、硝酸钠、硝酸钾、醋酸铁、醋酸镍、醋酸钴、硫酸钠、硫酸钾、碳酸钠、碳酸钾、氯化钠和氯化钾所组成的组中选择的一种或两种;
其中,导电助剂为由乙炔黑、导电石墨、导电碳黑、碳纳米管、蔗糖和葡萄糖所组成的组中选择的一种或两种。
3.如权利要求2所述的方法,其特征在于:
Li1-xRx+yFe1-yPO4优选为100份,金属化合物优选为20份,导电助剂优选为10份。
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