CN107827092A - 一种电极材料 - Google Patents

一种电极材料 Download PDF

Info

Publication number
CN107827092A
CN107827092A CN201710553622.0A CN201710553622A CN107827092A CN 107827092 A CN107827092 A CN 107827092A CN 201710553622 A CN201710553622 A CN 201710553622A CN 107827092 A CN107827092 A CN 107827092A
Authority
CN
China
Prior art keywords
hours
prepared
powder
ball milling
electrode material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
CN201710553622.0A
Other languages
English (en)
Inventor
郑春燕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN201710553622.0A priority Critical patent/CN107827092A/zh
Publication of CN107827092A publication Critical patent/CN107827092A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B25/00—Phosphorus; Compounds thereof
    • C01B25/16—Oxyacids of phosphorus; Salts thereof
    • C01B25/26—Phosphates
    • C01B25/45—Phosphates containing plural metal, or metal and ammonium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/5825—Oxygenated metallic salts or polyanionic structures, e.g. borates, phosphates, silicates, olivines
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/40—Electric properties
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

本发明公开了一种电极材料。首先取适量化学纯的FeC2O4・2H2O 、Li2CO3、NH4H2PO4、金属Mn粉末和金属La粉末作为原料，按照Li1‑x La x Fe1‑y MnyPO4（0.01≤x≤0.1，0.1≤y≤0.3）的原子配比配好原料，将配好的原料进行初步混合后进行球磨，在氮气的保护下，将球磨的混合物升高温度至300℃，恒温5小时以上，再将温度升高至600℃，恒温10小时以上，反应完成后随炉冷却，收集粉末即得产品。

Description

一种电极材料
技术领域
本发明涉及一种锂离子电极材料及其制备工艺，特别涉及一种添加稀土和锰元素的正极材料及其制备方法，属于电池电极材料领域。
背景技术
目前常见的锂离子电池正极材料主要有层状结构的钴酸锂和橄榄石结构的磷酸铁锂等。其中，LiCoO2 结构比较稳定，电化学性能优异，是目前已商品化比较成熟的正极材料，但是这种材料的抗过充电性能差，在较高的充电电压比容量迅速下降；LiFePO4属于较新的正极材料，其安全性高、成本较低，是优秀的正极材料。但存在室温电导率低，其大电流充放电性能还有待进一步的改进，因此，开发复合正极材料成了锂离子电池正极材料的研究方向之一。
LiFePO4具有稍微扭曲的六方密堆积排列结构，属于正交晶系，空间群为 Pnma。在锂原子所在的 a-c 平面中，包含有 PO4四面体，这就限制了锂离子的移动空间，因此它的电导率比其它的层状化合物低。有文献指出，稀土元素能够代替了Li的位置，很好的融入到橄榄石结构中，且能够提高LiFePO4的导电率；掺杂锰离子能提高LiFePO4大电流放电性能。本发明通过高温固相法反应制备一种复合锂离子电池复合正极材料，弥补LiFePO4的不足，提高LiFePO4的导电及充放电性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种复合锂离子电池复合正极材料及其制备工艺。该制备工艺包括如下步骤：
⑴取适量化学纯的FeC2O4・2H2O 、Li2CO3、NH4H2PO4、金属Mn粉末和金属La粉末作为原料，按照Li1-x La x Fe1-y MnyPO4（0.01≤x≤0.1, 0. 1≤y≤0.3）的原子配比配好原料；
⑵将配好的原料进行初步混合后进行球磨；
⑶在氮气的保护下，将球磨的混合物升高温度至300℃，恒温5小时以上；
⑷继续将上述混合物升高温度至600℃，再恒温10小时以上；
⑸反应完成后随炉冷却，收集粉末即得产品。
优先地，在步骤⑴中，按照Li0.97La0.03Fe0.85Mn0.15PO4的原子比例配料。
优先地，在步骤⑵中，球磨过程中用氩气进行保护。
优先地，在步骤⑵中，球磨速度设置200-300 转/分钟。
优先地，在步骤⑵中，球磨时间为10-12小时。
优先地，在步骤⑶中，300℃恒温时间控制在6-7小时。
优先地，在步骤⑷中，600℃恒温时间控制在20-22小时。
本发明具有下列优点和特性：
⑴制备的电极材料导电率高，充放电性能好；
⑵制备工艺简单，流程短；
⑶条件控制简单，易于实现工业化。
实施例一：
以化学纯的FeC2O4・2H2O 、Li2CO3、NH4H2PO4、金属Mn粉末和金属La粉末作为原料，按照Li0.97La0.03Fe0.85Mn0.15PO4的原子配比配料5g的混合物，将配好的混合物原料进行初步混合后一起倒入球磨罐中，再往球磨罐中添加适量研磨钢球，然后盖上球磨罐盖子并拧紧螺丝，再用抽气机进行抽真空操作，抽至罐内气压低于0.1个大气压后停止操作，然后再往球磨罐充入适量氩气作为保护气体，再将其放入行星式球磨机中进行球磨，球磨转速的速度设置为200转/分钟，球磨12h后，取下球磨罐静置一段时间后，放出球磨罐中气体减压后，打开球磨罐，将球磨罐中合金微粉取出，放入一容器中，在氮气的保护条件下进行高温加热至300℃，恒温6小时，然后升高温度至600℃，恒温20小时，最后随炉冷却，收集粉末即得产品。
实施例二：
以化学纯的FeC2O4・2H2O 、Li2CO3、NH4H2PO4、金属Mn粉末和金属La粉末作为原料，按照Li0.99La0.01Fe0.9Mn0.1PO4的原子配比配料20g的混合物，将配好的混合物原料进行初步混合后一起倒入球磨罐中，再往球磨罐中添加适量研磨钢球，然后盖上球磨罐盖子并拧紧螺丝，再用抽气机进行抽真空操作，抽至罐内气压低于0.1个大气压后停止操作，然后再往球磨罐充入适量氩气作为保护气体，再将其放入行星式球磨机中进行球磨，球磨转速的速度设置为250转/分钟，球磨11h后，取下球磨罐静置一段时间后，放出球磨罐中气体减压后，打开球磨罐，将球磨罐中合金微粉取出，放入一容器中，在氮气的保护条件下进行高温加热至300℃，恒温6小时，然后升高温度至600℃，恒温21小时，最后随炉冷却，收集粉末即得产品。
实施例三：
以化学纯的FeC2O4・2H2O 、Li2CO3、NH4H2PO4、金属Mn粉末和金属La粉末作为原料，按照Li0.9La0.1Fe0.7Mn0.3PO4的原子配比配料50g的混合物，将配好的混合物原料进行初步混合后一起倒入球磨罐中，再往球磨罐中添加适量研磨钢球，然后盖上球磨罐盖子并拧紧螺丝，再用抽气机进行抽真空操作，抽至罐内气压低于0.1个大气压后停止操作，然后再往球磨罐充入适量氩气作为保护气体，再将其放入行星式球磨机中进行球磨，球磨转速的速度设置为300转/分钟，球磨10h后，取下球磨罐静置一段时间后，放出球磨罐中气体减压后，打开球磨罐，将球磨罐中合金微粉取出，再将粉末装入一端封口的石英玻璃管中，往内充满适量氮气，再用高温火焰熔融石英管开口另一端使其密封，将密封的石英玻璃管投入水中验证气密性，若无气泡，则可认定其密封性良好，然后将其进行高温加热至300℃，恒温7小时，然后升高温度至600℃，恒温22小时，最后随炉冷却，收集粉末即得产品。

Claims (7)

1.一种电极材料，其特征在于该材料的制备方法按如下步骤进行：
⑴取适量化学纯的FeC2O4・2H2O 、Li2CO3、NH4H2PO4、金属Mn粉末和金属La粉末作为原料，按照Li1-x La x Fe1-y MnyPO4（0.01≤x≤0.1, 0. 1≤y≤0.3）的原子配比配好原料；
⑵将配好的原料进行初步混合后进行球磨；
⑶在氮气的保护下，将球磨的混合物升高温度至300℃，恒温5小时以上；
⑷继续将上述混合物升高温度至600℃，再恒温10小时以上；
⑸反应完成后随炉冷却，收集粉末即得产品。
2.如权利要求1所述的一种电极材料，其特征在于，在材料制备的步骤⑴中，按照Li0.97La0.03Fe0.85Mn0.15PO4的原子比例配料。
3.如权利要求1或者2所述的一种电极材料，其特征在于，在材料制备的步骤⑵中，球磨过程中用氩气进行保护。
4.如权利要求1或者2所述的一种电极材料，其特征在于，在材料制备的步骤⑵中，球磨速度设置200-300 转/分钟。
5.如权利要求1或者2所述的一种电极材料，其特征在于，在材料制备的步骤⑵中，球磨时间为10-12小时。
6.如权利要求1或者2所述的一种电极材料，其特征在于，在材料制备的步骤⑶中，300℃恒温时间控制在6-7小时。
7.如权利要求1或者2所述的一种电极材料，其特征在于，在材料制备的步骤⑷中，600℃恒温时间控制在20-22小时。
CN201710553622.0A 2017-07-08 2017-07-08 一种电极材料 Withdrawn CN107827092A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710553622.0A CN107827092A (zh) 2017-07-08 2017-07-08 一种电极材料

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710553622.0A CN107827092A (zh) 2017-07-08 2017-07-08 一种电极材料

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107827092A true CN107827092A (zh) 2018-03-23

Family

ID=61643172

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710553622.0A Withdrawn CN107827092A (zh) 2017-07-08 2017-07-08 一种电极材料

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107827092A (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1785800A (zh) * 2005-12-23 2006-06-14 清华大学 稀土掺杂磷酸铁锂粉体的制备方法
CN1830764A (zh) * 2006-04-03 2006-09-13 清华大学 稀土掺杂包碳型纳米正极材料磷酸铁锂及其制备方法
CN101997118A (zh) * 2010-11-02 2011-03-30 天津斯特兰能源科技有限公司 一种锂离子电池正极材料磷酸铁锰锂及其制备方法
CN105514430A (zh) * 2015-12-30 2016-04-20 山东精工电子科技有限公司 一种球形磷酸铁锰锂正极材料及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1785800A (zh) * 2005-12-23 2006-06-14 清华大学 稀土掺杂磷酸铁锂粉体的制备方法
CN1830764A (zh) * 2006-04-03 2006-09-13 清华大学 稀土掺杂包碳型纳米正极材料磷酸铁锂及其制备方法
CN101997118A (zh) * 2010-11-02 2011-03-30 天津斯特兰能源科技有限公司 一种锂离子电池正极材料磷酸铁锰锂及其制备方法
CN105514430A (zh) * 2015-12-30 2016-04-20 山东精工电子科技有限公司 一种球形磷酸铁锰锂正极材料及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108987697B (zh) 一种高比能量的橄榄石型磷酸锰锂锂离子电池正极材料的制备方法
CN105609763A (zh) 一种掺杂稀土y的磷酸铁锂电极材料及其制备方法
CN105428652A (zh) 一种新型稀土-磷酸铁锂复合电极材料及其制备方法
CN105514428A (zh) 一种复合电极材料及其制备工艺
CN105591103A (zh) 一种锂离子电池正极材料的改性工艺
CN107827092A (zh) 一种电极材料
CN107834025A (zh) 一种复合锂离子电极材料
CN107834059A (zh) 一种新型复合电极材料的制备工艺
CN107834026A (zh) 一种高导电率的复合电极材料及其制备工艺
CN107834067A (zh) 一种Cu,Er共掺杂复合电极材料及其制备方法
CN107834029A (zh) 一种掺杂Cr的复合电极材料及其制备工艺
CN107834066A (zh) 一种掺杂锰的高导电率复合电极材料及工艺
CN108232190A (zh) 一种掺杂镧、铽的磷酸铁锂电极材料
CN105609714A (zh) 一种添加Cr元素的锂离子电池正极材料及制备工艺
CN108206266A (zh) 一种锂离子正极材料及其制备工艺
CN108206272A (zh) 一种掺杂Gd的LiMn2O4电极材料及其制备方法
CN108206273A (zh) 一种掺杂Tb的LiMn2O4电极材料
CN105609764A (zh) 一种高稳定性的稀土-磷酸铁锂复合电极材料
CN105428651A (zh) 一种掺杂稀土铈的磷酸铁锂复合电极材料
CN108203118A (zh) 一种新型LiMn2O4电极材料及其制备工艺
CN105514427A (zh) 一种掺杂Ti的LiFe1-xTixPO4电极材料
CN108258202A (zh) 一种掺杂铽和镝的锰酸锂电极材料及其制备工艺
CN108206274A (zh) 一种制备LiHoxMn2-xO4电极材料的工艺
CN108615879A (zh) 一种添加wo3、y制备锂离子电极材料的方法
CN107834028A (zh) 一种掺杂钒的复合电极材料

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WW01 Invention patent application withdrawn after publication
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20180323