CN108767227A - 一种基于激光法碳包覆氧化铁锂离子电池正极材料的制备方法 - Google Patents

一种基于激光法碳包覆氧化铁锂离子电池正极材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于激光法碳包覆氧化铁锂离子电池正极材料的制造方法。将氧化铁纳米颗粒分散在油酸乙醇溶液中，采用波长为1064nm的激光光束通过透镜聚焦后作用于所述油酸乙醇溶液中的氧化铁纳米颗粒上，得到所述基于激光法碳包覆氧化铁锂离子电池正极材料，所得材料结构稳定，做成锂离子电池正极材料，其首次充放电比容量能达到1500mAh/g以上，充放电30次后，容量衰减到500mAh/g以上，循环性能较好。

Description

一种基于激光法碳包覆氧化铁锂离子电池正极材料的制备 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，具体涉及一种氧化铁锂离子电池正极材料的制备方法。
背景技术
锂离子电池具有工作电压高、能量密度大、循环稳定性好的特点，在能量储存设备和便携式电子产品中占有重要地位。氧化铁作为锂离子电池正极材料具有成本低、理论容量高和绿色环保等优点。但是氧化铁在充放电过程中体积会发生剧烈的变化，从而使电化学性能遭到破坏，电池的循环稳定性降低，因此制备一种稳定的氧化铁锂离子电池正极材料是行业发展的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于激光法碳包覆氧化铁锂离子电池正极材料及其制备方法。采用激光法在氧化铁表面包覆碳层，来缓解氧化铁在充放电过程中体积的变化，增加氧化铁结构的稳定性。
本发明采用的技术方案如下：一种基于激光法碳包覆氧化铁锂离子电池正极材料的制备方法，所述制备方法是将氧化铁纳米颗粒分散在油酸乙醇溶液中，采用波长为1064nm的激光光束通过透镜聚焦后作用于所述油酸乙醇溶液中的氧化铁纳米颗粒上，得到所述基于激光法碳包覆氧化铁锂离子电池正极材料。
优选地，所述作用时间为20-40min。
优选地，所述磷酸铁锂甲醇溶液的浓度为2-4mg/ml。
优选地，所述氧化铁纳米颗粒的制备方法是利用266nm纳秒和1064nm毫秒脉冲激光共同辐照磷酸铁锂甲醇溶液而得的。
优选地，所述266nm纳秒和1064nm毫秒脉冲激光为平行光。
优选地，氧化铁纳米颗粒分散在油酸乙醇溶液中，将乙醇油酸溶液中的氧气排尽。
优选地，通过通入氩气将乙醇油酸溶液中的氧气排尽。
优选地，所述作用是在保护气体气氛下进行的。
优选地，所述保护气体是氩气。
优选地，所述油酸乙醇溶液中油酸体积浓度为0.5％。
本发明提供了一种采用上述所述的制备方法制备的锂离子电池正极材料。
本发明的有益效果在于：提供了一种激光法碳包覆氧化铁锂离子电池正极材料及其制备方法，以磷酸铁锂为原料，经联动激光法制备的氧化铁材料，再用激光法在氧化铁表面包覆碳层，可以有效提高碳包覆的表面积，缓解氧化铁氧化铁锂离子电池正极材料在充放电过程中体积的变化，使氧化铁结构更稳定，导电性能和循环性能更好。
附图说明
图1是实施例1中联动激光法制备氧化铁纳米材料实验装置图。
图2是实施例1激光法碳包覆氧化铁锂离子电池正极材料的伏安循环曲线图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行具体说明，但不限于此。
实施例1
本发明所述激光法碳包覆氧化铁锂离子电池正极材料的制备方法的一种实施例，其制备过程如下：
(1)联动激光法制备氧化铁纳米材料
A.配制3mg/ml的磷酸铁锂甲醇溶液；
B.将溶液置于一不吸收激光的比色皿中，固定在合适位置；
C.利用266nm纳秒和1064nm毫秒脉冲激光共同辐照比色皿中的溶液30min，266nm纳秒和1064nm毫秒脉冲激光的辐照比色皿的方向是互相垂直的。
(2)氧化铁表面碳包覆
A.配制油酸体积浓度为0.5％的乙醇溶液；
B.将乙醇油酸溶液置于一不吸收激光的石英烧杯中，通入氩气4min排尽溶液中的氧气，然后将打磨干净的氧化铁纳米靶放置烧杯底部，液面高度3mm；
C.利用1064nm纳秒脉冲激光的聚焦光束聚焦在溶液中的靶材上并对其进行作用，激光作用的同时对溶液进行氩气保护。
实施例2
本发明所述激光法碳包覆氧化铁锂离子电池正极材料的制备方法的一种实施例，其制备过程如下：
(1)联动激光法制备氧化铁纳米材料
A.配制2mg/ml的磷酸铁锂甲醇溶液；
B.将溶液置于一不吸收激光的比色皿中，固定在合适位置；
C.利用266nm纳秒和1064nm毫秒脉冲激光共同辐照比色皿中的溶液35min，266nm纳秒和1064nm毫秒脉冲激光的辐照比色皿的方向是互相垂直的。
(2)氧化铁表面碳包覆
A.配制油酸体积浓度为0.5％的乙醇溶液；
B.将乙醇油酸溶液置于一不吸收激光的石英烧杯中，通入氩气4min排尽溶液中的氧气，然后将打磨干净的氧化铁纳米靶放置烧杯底部，液面高度3mm；
C.利用1064nm纳秒脉冲激光的聚焦光束聚焦在溶液中的靶材上并对其进行作用，激光作用的同时对溶液进行氩气气体保护。
从图中2可以看到，所得激光法碳包覆氧化铁循环的氧化还原峰都具有很好的对称性，说明样品在充放电过程中有较好的可逆性，应用于锂离子电池正极材料，其首次充放电比容量能达到1500mAh/g以上，充放电30次后，容量衰减到500mAh/g以上，循环性能较好。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种基于激光法碳包覆氧化铁锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法是将氧化铁纳米颗粒分散在油酸乙醇溶液中，采用波长为1064nm的激光光束通过透镜聚焦后作用于所述油酸乙醇溶液中的氧化铁纳米颗粒上，得到所述基于激光法碳包覆氧化铁锂离子电池正极材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述作用时间为20-40min。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述油酸乙醇溶液中油酸体积浓度为0.5％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化铁纳米颗粒的制备方法是利用266nm纳秒和1064nm毫秒脉冲激光共同辐照磷酸铁锂甲醇溶液而得的。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述磷酸铁锂甲醇溶液的浓度为2-4mg/ml。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将油酸乙醇溶液与氧化铁纳米颗粒混合后将乙醇油酸溶液中的氧气排尽。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，通过通入氢气将乙醇油酸溶液中的氧气排尽。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述作用是在保护气体气氛下进行的。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述保护气体是氩气。
10.一种采用如权利要求1-9任一所述的制备方法制备的锂离子电池正极材料。
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邵玉苓: "激光法合成金属—碳复合材料的研究", 《国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》 *

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