CN106229484A - 一种微波合成锂电池正极材料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电池正极材料技术领域，尤其是一种微波合成锂电池正极材料的方法，通过将二硫化亚铁、磷酸铁锂、氯化锂按照锂、铁、磷元素的摩尔比为1:0.7‑1.3:0.5‑0.8混合后，预热处理，再酸浸泡、微波加热处理、研磨，加入粘接剂等后，微波加热，使得获得的锂电池正极材料的电化学性能得到了改善，其合成周期较短，在几个小时内就能够合成，降低了能耗，降低了合成成本，而且能够使得产品的电化学性能，尤其是循环性能得到了显著的改善。

Description

一种微波合成锂电池正极材料的方法
技术领域
本发明涉及电池正极材料技术领域，尤其是一种微波合成锂电池正极材料的方法。
背景技术
锂电池是在20世纪九十年代开始商品化的新型化学电源，其具有能量密度高，工作电压高，负载特性好、充电速度快、循环寿命长，无污染等优点，被广泛应用于各类电子产品、电动车产品。
对于锂电池正极材料为嵌锂过渡金属氧化物，研究最早的是具有α-铁酸钠(α-NaFeO2)型层状结构的钴酸锂(LiCoO2)、镍酸锂(LiNiO2)、锰酸锂(LiMnO2)和具有尖晶石结构的尖晶石锰酸锂(LiMn2O4)及它们的掺杂化合物。其中层状结构的LiCoO2是最早开发的正极材料，虽然其性能稳定，容易制备，可逆性好，但是毒性较大且价格昂贵，因而应用受到限制。LiNiO2则因其合成困难及比LiCoO2更差的过充安全问题而限制了它的应用。人们期望层状LiMnO2尽管有很高的嵌锂容量，但其在充放电过程中的晶体结构易发生塌陷而向尖晶石构型转变，导致充放电容量下降，循环性很差，制约了其实际应用。
为此，现有技术中，有研究者针对这种缺陷做出了进一步的研究，如专利号为201210094652.7的一种复合磷酸盐铁锂电池正极材料的制备方法，由95wt％的LiFePO4和5wt％的SiC组成，其中SiC的粒径为100μm；并在混合过程中，采用微波加热处理，使得合成周期缩短，能耗降低，而且还使得电池的电化学性能得到改善，实现了可逆容量、循环性能和高倍率性能。
尽管如此，对于需求量较大的锂电池产品，其品质的不断改善，成为本领域技术人员不断追求的目标，本研究人员经过对锂电池正极材料合成过程进行研究，为锂电池正极材料提供一种新产品。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种微波合成锂电池正极材料的方法。
具体是通过以下技术方案得以实现的：
一种微波合成锂电池正极材料的方法，包括以下步骤：
(1)将二硫化亚铁、磷酸铁锂、氯化锂按照锂、铁、磷元素的摩尔比为1:0.7-1.3:0.5-0.8混合，研磨，置于惰性气体保护下，在400-500℃下加热处理20-30min；
(2)将步骤(1)处理后的物料置于质量浓度为0.8-5％的酸溶液中，浸泡处理2-4h；
(3)将步骤(2)处理的物料采用微波加热处理0.5-1.3h，再将其研磨，过40-60目筛，得到粉末；
(4)向粉末中加入占二硫化亚铁质量1-3％的稀土金属和加入粘接剂，微波加热处理3-6min，搅拌均匀，获得。
所述的微波，其功率为800-1000W。
所述的粘接剂为聚偏氟乙烯与N—甲基吡咯烷酮按照质量比为1:0.15-0.31混合而成的混合物。
所述的惰性气体为氮气、氦气、氩气中的一种。
所述的酸溶液为硫酸溶液或盐酸溶液。
与现有技术相比，本发明的技术效果体现在：
通过将二硫化亚铁、磷酸铁锂、氯化锂按照锂、铁、磷元素的摩尔比为1:0.7-1.3:0.5-0.8混合后，预热处理，再酸浸泡、微波加热处理、研磨，加入粘接剂等后，微波加热，使得获得的锂电池正极材料的电化学性能得到了改善，其合成周期较短，在几个小时内就能够合成，降低了能耗，降低了合成成本，而且能够使得产品的电化学性能，尤其是循环性能得到了显著的改善。
将实施例1-5制备的锂电池正极材料制作成扣式电池，并将其进行循环充放电后的性能检测，其结果为：初始放电比容量为208-215mAh/g，在循环处理100次后，其放电比容量为187-194mAh/g。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。
以下实施例中的粘接剂的加入量为能够充分将物料混合均匀即可，优选加入量为占二硫化亚铁质量的0.3-0.6倍。
实施例1
一种微波合成锂电池正极材料的方法，包括以下步骤：
(1)将二硫化亚铁、磷酸铁锂、氯化锂按照锂、铁、磷元素的摩尔比为1:0.7:0.5混合，研磨，置于惰性气体保护下，在400℃下加热处理20min；
(2)将步骤(1)处理后的物料置于质量浓度为0.8％的酸溶液中，浸泡处理2h；
(3)将步骤(2)处理的物料采用微波加热处理0.5h，再将其研磨，过40目筛，得到粉末；
(4)向粉末中加入占二硫化亚铁质量1％的稀土金属和加入粘接剂，微波加热处理3min，搅拌均匀，获得。
所述的微波，其功率为800W。所述的粘接剂为聚偏氟乙烯与N—甲基吡咯烷酮按照质量比为1:0.15混合而成的混合物。所述的惰性气体为氮气。所述的酸溶液为硫酸溶液。
实施例2
一种微波合成锂电池正极材料的方法，包括以下步骤：
(1)将二硫化亚铁、磷酸铁锂、氯化锂按照锂、铁、磷元素的摩尔比为1:1.3:0.8混合，研磨，置于惰性气体保护下，在500℃下加热处理30min；
(2)将步骤(1)处理后的物料置于质量浓度为5％的酸溶液中，浸泡处理4h；
(3)将步骤(2)处理的物料采用微波加热处理1.3h，再将其研磨，过60目筛，得到粉末；
(4)向粉末中加入占二硫化亚铁质量3％的稀土金属和加入粘接剂，微波加热处理6min，搅拌均匀，获得。
所述的微波，其功率为1000W。所述的粘接剂为聚偏氟乙烯与N—甲基吡咯烷酮按照质量比为1:0.31混合而成的混合物。所述的惰性气体为氦气。所述的酸溶液为盐酸溶液。
实施例3
一种微波合成锂电池正极材料的方法，包括以下步骤：
(1)将二硫化亚铁、磷酸铁锂、氯化锂按照锂、铁、磷元素的摩尔比为1:0.9:0.7混合，研磨，置于惰性气体保护下，在450℃下加热处理25min；
(2)将步骤(1)处理后的物料置于质量浓度为3％的酸溶液中，浸泡处理3h；
(3)将步骤(2)处理的物料采用微波加热处理0.9h，再将其研磨，过50目筛，得到粉末；
(4)向粉末中加入占二硫化亚铁质量2％的稀土金属和加入粘接剂，微波加热处理5min，搅拌均匀，获得。
所述的微波，其功率为900W。所述的粘接剂为聚偏氟乙烯与N—甲基吡咯烷酮按照质量比为1:0.25混合而成的混合物。所述的惰性气体为氩气。所述的酸溶液为硫酸溶液。
实施例4
一种微波合成锂电池正极材料的方法，包括以下步骤：
(1)将二硫化亚铁、磷酸铁锂、氯化锂按照锂、铁、磷元素的摩尔比为1:1.3:0.5混合，研磨，置于惰性气体保护下，在500℃下加热处理20min；
(2)将步骤(1)处理后的物料置于质量浓度为1.2％的酸溶液中，浸泡处理2.5h；
(3)将步骤(2)处理的物料采用微波加热处理0.7h，再将其研磨，过45目筛，得到粉末；
(4)向粉末中加入占二硫化亚铁质量1％的稀土金属和加入粘接剂，微波加热处理3min，搅拌均匀，获得。
所述的微波，其功率为1000W。所述的粘接剂为聚偏氟乙烯与N—甲基吡咯烷酮按照质量比为1:0.3混合而成的混合物。所述的惰性气体为氩气。所述的酸溶液为盐酸溶液。
实施例5
一种微波合成锂电池正极材料的方法，包括以下步骤：
(1)将二硫化亚铁、磷酸铁锂、氯化锂按照锂、铁、磷元素的摩尔比为1:0.7:0.8混合，研磨，置于惰性气体保护下，在400℃下加热处理30min；
(2)将步骤(1)处理后的物料置于质量浓度为0.8％的酸溶液中，浸泡处理4h；
(3)将步骤(2)处理的物料采用微波加热处理0.5h，再将其研磨，过60目筛，得到粉末；
(4)向粉末中加入占二硫化亚铁质量1％的稀土金属和加入粘接剂，微波加热处理6min，搅拌均匀，获得。
所述的微波，其功率为800W。所述的粘接剂为聚偏氟乙烯与N—甲基吡咯烷酮按照质量比为1:0.19混合而成的混合物。所述的惰性气体为氮气。所述的酸溶液为盐酸溶液。

Claims (6)

1.一种微波合成锂电池正极材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将二硫化亚铁、磷酸铁锂、氯化锂按照锂、铁、磷元素的摩尔比为1:0.7-1.3:0.5-0.8混合，研磨，置于惰性气体保护下，在400-500℃下加热处理20-30min；
(2)将步骤(1)处理后的物料置于质量浓度为0.8-5％的酸溶液中，浸泡处理2-4h；
(3)将步骤(2)处理的物料采用微波加热处理0.5-1.3h，再将其研磨，过40-60目筛，得到粉末；
(4)向粉末中加入占二硫化亚铁质量1-3％的稀土金属和加入粘接剂，微波加热处理3-6min，搅拌均匀，获得。
2.如权利要求1所述的微波合成锂电池正极材料的方法，其特征在于，所述的微波，其功率为800-1000W。
3.如权利要求1所述的微波合成锂电池正极材料的方法，其特征在于，所述的粘接剂为聚偏氟乙烯与N—甲基吡咯烷酮按照质量比为1:0.15-0.31混合而成的混合物。
4.如权利要求1所述的微波合成锂电池正极材料的方法，其特征在于，所述的惰性气体为氮气、氦气、氩气中的一种。
5.如权利要求1所述的微波合成锂电池正极材料的方法，其特征在于，所述的酸溶液为硫酸溶液或盐酸溶液。
6.如权利要求1-5任一项所述的微波合成锂电池正极材料的方法制备的锂电池正极材料。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1821064A (zh) * 2006-03-20 2006-08-23 清华大学 微波加热制备高密度磷酸铁锂的方法
CN101159328A (zh) * 2007-07-17 2008-04-09 上海微纳科技有限公司 一种LiFePO4/C纳米复合正极材料及其制备方法
CN101179124A (zh) * 2007-08-24 2008-05-14 郑州德朗能电池有限公司 高性能锂离子电池正极材料LiFePO4/C的制备方法
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
CN102427134A (zh) * 2011-12-02 2012-04-25 湘潭大学 一种LiFePO4-MXy混合导体复合物材料及其制备方法
CN103972502A (zh) * 2014-04-02 2014-08-06 芜湖浙鑫新能源有限公司 一种锂电池改性正极材料

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1821064A (zh) * 2006-03-20 2006-08-23 清华大学 微波加热制备高密度磷酸铁锂的方法
CN101159328A (zh) * 2007-07-17 2008-04-09 上海微纳科技有限公司 一种LiFePO4/C纳米复合正极材料及其制备方法
CN101179124A (zh) * 2007-08-24 2008-05-14 郑州德朗能电池有限公司 高性能锂离子电池正极材料LiFePO4/C的制备方法
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
CN102427134A (zh) * 2011-12-02 2012-04-25 湘潭大学 一种LiFePO4-MXy混合导体复合物材料及其制备方法
CN103972502A (zh) * 2014-04-02 2014-08-06 芜湖浙鑫新能源有限公司 一种锂电池改性正极材料

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