CN109638267A - 一种氧位掺杂、碳包覆的硅酸亚铁锂正极材料的制备方法 - Google Patents

一种氧位掺杂、碳包覆的硅酸亚铁锂正极材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及锂电池正极材料的技术领域，提供了一种氧位掺杂、碳包覆的硅酸亚铁锂正极材料的制备方法。该方法采用溶胶凝胶法合成硅酸亚铁锂正极材料，并在合成过程中采用氯掺杂剂对硅酸亚铁锂的氧位进行Cl掺杂，以科琴黑为碳源进行碳包覆，从而改善了硅酸亚铁锂的电子和离子迁移能力，使材料的电化学性能得到明显提高。

Description

一种氧位掺杂、碳包覆的硅酸亚铁锂正极材料的制备方法
技术领域
本发明属于锂电池正极材料的技术领域，提供了一种氧位掺杂、碳包覆的硅酸亚铁锂正极材料的制备方法。
背景技术
正极材料作为锂电池的重要组成部分，其性能很大程度上决定着锂电池的性能，对正极材料的选择主要有以下要求：相对电池负极有较高的电位，物质组成稳定，较高的离子和电子电导率，结构稳定，热稳定性好，与有机电解质之间化学稳定性好等。聚阴离子型硅酸盐正极材料不仅符合上述要求，而且具有原料价格低廉、储量丰富和环境更友好的特性，因此被认为是锂电池的良好正极材料。
硅酸盐正极材料中，硅酸亚铁锂的所有阳离子均以四面体配位的形式存在，晶体结构属于正交晶系，为Pmn21空间群，其结构特点为，FeO4和SiO4四面体以有规律的旋转方式排列，锂离子位于两个四面体的两层之间的顶点位置，使锂离子具有二维可移动性，在充放电过程中更易脱嵌，因此具有理论比容量高的优点。
但是，硅酸亚铁锂正极材料存在电导率低、离子扩散速度慢的缺陷，导致电化学性能较差，放电比容量与理论比容量差距很大。针对这种情况，目前对于硅酸亚铁锂的改性方法主要包括：一是表面包覆，包括碳包覆、磷酸盐包覆、导电聚合物包覆等；二是离子掺杂，包括锂位掺杂、铁位掺杂、氧位掺杂。
在通过碳包覆提高硅酸亚铁锂的电化学性能方面，常见的碳源为碳黑、乙炔黑、碳纳米管、葡萄糖、蔗糖之类。科琴黑作为一种高性能的超级导电碳黑，其具有很高的比表面积，目前已有通过科琴黑提高导电性的锂离子电池产品，但将科琴黑用作硅酸亚铁锂正极材料的碳包覆层的研究鲜有报道。
在通过离子掺杂提高硅酸亚铁锂的电化学性能方面，关于氧位掺杂的研究较少，目前有研究使用乙二胺同时对硅酸亚铁锂实现N掺杂和碳包覆，制得的材料在0.1C倍率下的首次放电比容量为130mA·h/g，循环50周后的放电比容量为124mA·h/g。另有研究采用氟化锂对硅酸亚铁锂实现F掺杂，制得的材料在55℃、0.3C倍率下的首次放电比容量为116.8mA·h/g，在室温、0.3C倍率下的首次放电比容量为73.4mA·h/g。
为了改善硅酸亚铁锂正极材料的电化学性能，本发明创造性地采用氯掺杂剂（氯化钠、氯化钙或氯化镁）进行氧位的Cl掺杂、采用科琴黑作为碳源进行碳包覆，以获取电化学性能更为优异的硅酸亚铁锂材料。
发明内容
本发明提出一种氧位掺杂、碳包覆的硅酸亚铁锂正极材料的制备方法，通过Cl掺杂和科琴黑包覆，使硅酸亚铁锂的电化学性能得到了明显提高。
本发明涉及的具体技术方案如下：
一种氧位掺杂、碳包覆的硅酸亚铁锂正极材料的制备方法，所述硅酸亚铁锂正极材料制备的具体步骤如下：
（1）按照化学计量比准备原材料：醋酸锂、草酸亚铁、正硅酸乙酯、氯掺杂剂；
（2）将醋酸锂溶于去离子水中，配成质量浓度为20~30%的溶液，记为溶液A；将草酸亚铁分散于去离子水中，配成固含量为5~10%的分散液，记为分散液B；将氯掺杂剂溶于去离子水中，配成质量浓度为10~20%的溶液，记为溶液C；将正硅酸乙酯溶于乙醇中，配成质量浓度为20~30%的溶液，记为溶液D；
（3）将溶液A加入分散液B中，搅拌混合20~40min；然后加入溶液C，搅拌10~20min，并置于水浴锅中加热至50~55℃；接着加入溶液D，搅拌反应40~50min；再逐滴加入冰醋酸，将温度升至70~80℃，搅拌反应4~6h；加入科琴黑粉体作为碳源，继续搅拌直至形成溶胶；
（4）将溶胶转移至真空烘箱中，干燥得到干凝胶，再转移至行星式球磨机中进行球磨，得到前驱体粉末；
（5）将前驱体粉末转移至管式炉中，通入保护气体，经烧结，制得氧位掺杂、碳包覆的硅酸亚铁锂。
优选的，步骤（1）所述氯掺杂剂为氯化钠、氯化钙、氯化镁中的至少一种。
优选的，步骤（1）所述各原材料的化学计量比满足Li：Fe：Si：Cl=2.06~2.1：1：1：0.5~0.8。
优选的，步骤（3）所述科琴黑粉体的加入重量为醋酸锂、草酸亚铁、正硅酸乙酯、氯掺杂剂的重量总和的6~8%。
优选的，步骤（4）所述真空干燥的温度为60~70℃，时间为18~36h。
优选的，步骤（4）所述行星式球磨机的自转转速为500~600r/min，公转转速为300~350r/min，球磨时间为2~4h。
优选的，步骤（5）所述保护气体为氩气或氮气。
优选的，步骤（5）所述烧结的温度为600~620℃，升温速度为3~5℃/min，烧结时间为14~16h。
本发明提供了一种氧位掺杂、碳包覆的硅酸亚铁锂正极材料的制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：
1.本发明在溶胶凝胶法制备硅酸亚铁锂的过程中，采用Cl对硅酸亚铁锂的氧位进行掺杂，可削弱硅酸亚铁锂中Li-O键的键能，降低充放电过程中锂离子脱出的活化能，从而提高锂离子扩散速率。
2.本发明的制备方法，以科琴黑作为碳源对硅酸亚铁锂进行碳包覆，由于科琴黑具有很高的比表面积以及优异的导电性，只需少量添加就能显著提高硅酸亚铁锂的电子和离子传导率。
3.本发明制得的氧位掺杂、碳包覆的硅酸亚铁锂正极材料，制成的纽扣电池在0.1C倍率下进行充放电循环测试，首次放电比容量为140~145mAh/g，在循环50周后的比容量保持率为95~97%，可见，所得硅酸亚铁锂正极材料体现出了良好的电化学性能和循环稳定性。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。
实施例1
（1）按照化学计量比准备原材料：醋酸锂、草酸亚铁、正硅酸乙酯、氯掺杂剂；氯掺杂剂为氯化钠；各原材料的化学计量比为Li：Fe：Si：Cl=2.08：1：1：0.7；
（2）将醋酸锂溶于去离子水中，配成质量浓度为26%的溶液，记为溶液A；将草酸亚铁分散于去离子水中，配成固含量为7%的分散液，记为分散液B；将氯掺杂剂溶于去离子水中，配成质量浓度为16%的溶液，记为溶液C；将正硅酸乙酯溶于乙醇中，配成质量浓度为24%的溶液，记为溶液D；
（3）将溶液A加入分散液B中，搅拌混合28min；然后加入溶液C，搅拌16min，并置于水浴锅中加热至53℃；接着加入溶液D，搅拌反应46min；再逐滴加入冰醋酸，将温度升至76℃，搅拌反应5h；加入科琴黑粉体作为碳源，继续搅拌直至形成溶胶；科琴黑粉体的加入重量为醋酸锂、草酸亚铁、正硅酸乙酯、氯掺杂剂的重量总和的7%；
（4）将溶胶转移至真空烘箱中，干燥得到干凝胶，再转移至行星式球磨机中进行球磨，得到前驱体粉末；真空干燥的温度为66℃，时间为22h；行星式球磨机的自转转速为560r/min，公转转速为330r/min，球磨时间为3h；
（5）将前驱体粉末转移至管式炉中，通入保护气体，经烧结，制得氧位掺杂、碳包覆的硅酸亚铁锂；保护气体为氩气；烧结的温度为610℃，升温速度为4℃/min，烧结时间为15.5h。
实施例2
（1）按照化学计量比准备原材料：醋酸锂、草酸亚铁、正硅酸乙酯、氯掺杂剂；氯掺杂剂为氯化钙；各原材料的化学计量比为Li：Fe：Si：Cl=2.07：1：1：0.6；
（2）将醋酸锂溶于去离子水中，配成质量浓度为22%的溶液，记为溶液A；将草酸亚铁分散于去离子水中，配成固含量为6%的分散液，记为分散液B；将氯掺杂剂溶于去离子水中，配成质量浓度为12%的溶液，记为溶液C；将正硅酸乙酯溶于乙醇中，配成质量浓度为23%的溶液，记为溶液D；
（3）将溶液A加入分散液B中，搅拌混合25min；然后加入溶液C，搅拌12min，并置于水浴锅中加热至52℃；接着加入溶液D，搅拌反应43min；再逐滴加入冰醋酸，将温度升至72℃，搅拌反应5.5h；加入科琴黑粉体作为碳源，继续搅拌直至形成溶胶；科琴黑粉体的加入重量为醋酸锂、草酸亚铁、正硅酸乙酯、氯掺杂剂的重量总和的6.5%；
（4）将溶胶转移至真空烘箱中，干燥得到干凝胶，再转移至行星式球磨机中进行球磨，得到前驱体粉末；真空干燥的温度为68℃，时间为30h；行星式球磨机的自转转速为520r/min，公转转速为310r/min，球磨时间为3.5h；
（5）将前驱体粉末转移至管式炉中，通入保护气体，经烧结，制得氧位掺杂、碳包覆的硅酸亚铁锂；保护气体为氮气；烧结的温度为605℃，升温速度为3℃/min，烧结时间为15.5h。
实施例3
（1）按照化学计量比准备原材料：醋酸锂、草酸亚铁、正硅酸乙酯、氯掺杂剂；氯掺杂剂为氯化镁；各原材料的化学计量比为Li：Fe：Si：Cl=2.09：1：1：0.7；
（2）将醋酸锂溶于去离子水中，配成质量浓度为28%的溶液，记为溶液A；将草酸亚铁分散于去离子水中，配成固含量为8%的分散液，记为分散液B；将氯掺杂剂溶于去离子水中，配成质量浓度为18%的溶液，记为溶液C；将正硅酸乙酯溶于乙醇中，配成质量浓度为27%的溶液，记为溶液D；
（3）将溶液A加入分散液B中，搅拌混合36min；然后加入溶液C，搅拌18min，并置于水浴锅中加热至54℃；接着加入溶液D，搅拌反应43min；再逐滴加入冰醋酸，将温度升至78℃，搅拌反应4.5h；加入科琴黑粉体作为碳源，继续搅拌直至形成溶胶；科琴黑粉体的加入重量为醋酸锂、草酸亚铁、正硅酸乙酯、氯掺杂剂的重量总和的7.5%；
（4）将溶胶转移至真空烘箱中，干燥得到干凝胶，再转移至行星式球磨机中进行球磨，得到前驱体粉末；真空干燥的温度为68℃，时间为20h；行星式球磨机的自转转速为580r/min，公转转速为340r/min，球磨时间为2.5h；
（5）将前驱体粉末转移至管式炉中，通入保护气体，经烧结，制得氧位掺杂、碳包覆的硅酸亚铁锂；保护气体为氩气；烧结的温度为615℃，升温速度为5℃/min，烧结时间为14.5h。
实施例4
（1）按照化学计量比准备原材料：醋酸锂、草酸亚铁、正硅酸乙酯、氯掺杂剂；氯掺杂剂为氯化钠；各原材料的化学计量比为Li：Fe：Si：Cl=2.06：1：1：0.5；
（2）将醋酸锂溶于去离子水中，配成质量浓度为20%的溶液，记为溶液A；将草酸亚铁分散于去离子水中，配成固含量为5%的分散液，记为分散液B；将氯掺杂剂溶于去离子水中，配成质量浓度为10%的溶液，记为溶液C；将正硅酸乙酯溶于乙醇中，配成质量浓度为20%的溶液，记为溶液D；
（3）将溶液A加入分散液B中，搅拌混合20min；然后加入溶液C，搅拌10min，并置于水浴锅中加热至50℃；接着加入溶液D，搅拌反应40min；再逐滴加入冰醋酸，将温度升至70℃，搅拌反应6h；加入科琴黑粉体作为碳源，继续搅拌直至形成溶胶；科琴黑粉体的加入重量为醋酸锂、草酸亚铁、正硅酸乙酯、氯掺杂剂的重量总和的6%；
（4）将溶胶转移至真空烘箱中，干燥得到干凝胶，再转移至行星式球磨机中进行球磨，得到前驱体粉末；真空干燥的温度为60℃，时间为36h；行星式球磨机的自转转速为500r/min，公转转速为300r/min，球磨时间为4h；
（5）将前驱体粉末转移至管式炉中，通入保护气体，经烧结，制得氧位掺杂、碳包覆的硅酸亚铁锂；保护气体为氮气；烧结的温度为600℃，升温速度为3℃/min，烧结时间为16h。
实施例5
（1）按照化学计量比准备原材料：醋酸锂、草酸亚铁、正硅酸乙酯、氯掺杂剂；氯掺杂剂为氯化钙；各原材料的化学计量比为Li：Fe：Si：Cl=2.1：1：1： 0.8；
（2）将醋酸锂溶于去离子水中，配成质量浓度为30%的溶液，记为溶液A；将草酸亚铁分散于去离子水中，配成固含量为10%的分散液，记为分散液B；将氯掺杂剂溶于去离子水中，配成质量浓度为20%的溶液，记为溶液C；将正硅酸乙酯溶于乙醇中，配成质量浓度为30%的溶液，记为溶液D；
（3）将溶液A加入分散液B中，搅拌混合40min；然后加入溶液C，搅拌20min，并置于水浴锅中加热至55℃；接着加入溶液D，搅拌反应50min；再逐滴加入冰醋酸，将温度升至80℃，搅拌反应4h；加入科琴黑粉体作为碳源，继续搅拌直至形成溶胶；科琴黑粉体的加入重量为醋酸锂、草酸亚铁、正硅酸乙酯、氯掺杂剂的重量总和的8%；
（4）将溶胶转移至真空烘箱中，干燥得到干凝胶，再转移至行星式球磨机中进行球磨，得到前驱体粉末；真空干燥的温度为70℃，时间为18h；行星式球磨机的自转转速为600r/min，公转转速为350r/min，球磨时间为2h；
（5）将前驱体粉末转移至管式炉中，通入保护气体，经烧结，制得氧位掺杂、碳包覆的硅酸亚铁锂；保护气体为氩气；烧结的温度为620℃，升温速度为5℃/min，烧结时间为14h。
实施例6
（1）按照化学计量比准备原材料：醋酸锂、草酸亚铁、正硅酸乙酯、氯掺杂剂；氯掺杂剂为氯化镁；各原材料的化学计量比为Li：Fe：Si：Cl=2.08：1：1：0.6；
（2）将醋酸锂溶于去离子水中，配成质量浓度为25%的溶液，记为溶液A；将草酸亚铁分散于去离子水中，配成固含量为8%的分散液，记为分散液B；将氯掺杂剂溶于去离子水中，配成质量浓度为15%的溶液，记为溶液C；将正硅酸乙酯溶于乙醇中，配成质量浓度为25%的溶液，记为溶液D；
（3）将溶液A加入分散液B中，搅拌混合30min；然后加入溶液C，搅拌15min，并置于水浴锅中加热至52℃；接着加入溶液D，搅拌反应45min；再逐滴加入冰醋酸，将温度升至75℃，搅拌反应5h；加入科琴黑粉体作为碳源，继续搅拌直至形成溶胶；科琴黑粉体的加入重量为醋酸锂、草酸亚铁、正硅酸乙酯、氯掺杂剂的重量总和的7%；
（4）将溶胶转移至真空烘箱中，干燥得到干凝胶，再转移至行星式球磨机中进行球磨，得到前驱体粉末；真空干燥的温度为65℃，时间为27h；行星式球磨机的自转转速为550r/min，公转转速为320r/min，球磨时间为3h；
（5）将前驱体粉末转移至管式炉中，通入保护气体，经烧结，制得氧位掺杂、碳包覆的硅酸亚铁锂；保护气体为氮气；烧结的温度为610℃，升温速度为4℃/min，烧结时间为15h。
对比例1
制备过程中，未使用氯掺杂剂进行氧位掺杂，其他制备条件与实施例6一致。
对比例2
制备过程中，未使用科琴黑进行碳包覆，其他制备条件与实施例6一致。
对比例3
制备过程中，既未使用氯掺杂剂进行氧位掺杂，也未使用科琴黑进行碳包覆，其他制备条件与实施例6一致。
性能测试：
将本发明制得的正极材料制成正极片，以Celgard2400聚丙烯微孔膜为隔膜，1mol/L的LiPF6的混合有机溶剂（EC:DMC=1:1，体积比）为电解液，以金属锂片为对极片，在充满氩气的手套箱内组装成型号为CR2025的纽扣电池，进行以下测试：
放电比容量：采用电池性能测试系统进行充放电循环测试，充放电电压范围为1.5~4.8V，测试电池在0.1C倍率下的首次和循环50周的放电比容量。
所得数据如表1所示。
表1：

Claims (8)

1.一种氧位掺杂、碳包覆的硅酸亚铁锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述硅酸亚铁锂正极材料制备的具体步骤如下：
（1）按照化学计量比准备原材料：醋酸锂、草酸亚铁、正硅酸乙酯、氯掺杂剂；
（2）将醋酸锂溶于去离子水中，配成质量浓度为20~30%的溶液，记为溶液A；将草酸亚铁分散于去离子水中，配成固含量为5~10%的分散液，记为分散液B；将氯掺杂剂溶于去离子水中，配成质量浓度为10~20%的溶液，记为溶液C；将正硅酸乙酯溶于乙醇中，配成质量浓度为20~30%的溶液，记为溶液D；
（3）将溶液A加入分散液B中，搅拌混合20~40min；然后加入溶液C，搅拌10~20min，并置于水浴锅中加热至50~55℃；接着加入溶液D，搅拌反应40~50min；再逐滴加入冰醋酸，将温度升至70~80℃，搅拌反应4~6h；加入科琴黑粉体作为碳源，继续搅拌直至形成溶胶；
（4）将溶胶转移至真空烘箱中，干燥得到干凝胶，再转移至行星式球磨机中进行球磨，得到前驱体粉末；
（5）将前驱体粉末转移至管式炉中，通入保护气体，经烧结，制得氧位掺杂、碳包覆的硅酸亚铁锂。
2.根据权利要求1所述一种氧位掺杂、碳包覆的硅酸亚铁锂正极材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述氯掺杂剂为氯化钠、氯化钙、氯化镁中的至少一种。
3.根据权利要求1所述一种氧位掺杂、碳包覆的硅酸亚铁锂正极材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述各原材料的化学计量比满足Li：Fe：Si：Cl=2.06~2.1：1：1：0.5~0.8。
4.根据权利要求1所述一种氧位掺杂、碳包覆的硅酸亚铁锂正极材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述科琴黑粉体的加入重量为醋酸锂、草酸亚铁、正硅酸乙酯、氯掺杂剂的重量总和的6~8%。
5.根据权利要求1所述一种氧位掺杂、碳包覆的硅酸亚铁锂正极材料的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述真空干燥的温度为60~70℃，时间为18~36h。
6.根据权利要求1所述一种氧位掺杂、碳包覆的硅酸亚铁锂正极材料的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述行星式球磨机的自转转速为500~600r/min，公转转速为300~350r/min，球磨时间为2~4h。
7.根据权利要求1所述一种氧位掺杂、碳包覆的硅酸亚铁锂正极材料的制备方法，其特征在于：步骤（5）所述保护气体为氩气或氮气。
8.根据权利要求1所述一种氧位掺杂、碳包覆的硅酸亚铁锂正极材料的制备方法，其特征在于：步骤（5）所述烧结的温度为600~620℃，升温速度为3~5℃/min，烧结时间为14~16h。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112259716A (zh) * 2020-10-14 2021-01-22 安徽益佳通电池有限公司 一种高比容量碳包覆硅酸铁锂材料及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101734674A (zh) * 2009-11-24 2010-06-16 福建师范大学 一种掺杂硅酸亚铁锂正极材料的制备方法
CN103746116A (zh) * 2014-01-10 2014-04-23 国家纳米科学中心 一种碳包覆的硅酸亚铁锂正极材料、制备方法及其用途
CN104993139A (zh) * 2015-06-17 2015-10-21 北京大学深圳研究生院 一种复合硅酸盐全固态电池及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101734674A (zh) * 2009-11-24 2010-06-16 福建师范大学 一种掺杂硅酸亚铁锂正极材料的制备方法
CN103746116A (zh) * 2014-01-10 2014-04-23 国家纳米科学中心 一种碳包覆的硅酸亚铁锂正极材料、制备方法及其用途
CN104993139A (zh) * 2015-06-17 2015-10-21 北京大学深圳研究生院 一种复合硅酸盐全固态电池及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SHIVANI SINGH: "Impact of Cl Doping on Electrochemical Performance in Orthosilicate (Li2FeSiO4) A Density Functional Theory Supported Experimental Approach", 《APPLIED MATERIALS & INTERFACES》 *
TITUS MASESE 等: "Relationship between Phase Transition Involving Cationic Exchange and Charge–Discharge Rate in Li2FeSiO4", 《CHEMISTRY OF MATERIALS》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112259716A (zh) * 2020-10-14 2021-01-22 安徽益佳通电池有限公司 一种高比容量碳包覆硅酸铁锂材料及其制备方法

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