CN112758908A - 一种自组装磷酸铁锂及其制备方法、磷酸铁锂正极片、磷酸铁锂电池 - Google Patents
一种自组装磷酸铁锂及其制备方法、磷酸铁锂正极片、磷酸铁锂电池 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112758908A CN112758908A CN202011633023.8A CN202011633023A CN112758908A CN 112758908 A CN112758908 A CN 112758908A CN 202011633023 A CN202011633023 A CN 202011633023A CN 112758908 A CN112758908 A CN 112758908A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- iron phosphate
- lithium iron
- self
- graphene oxide
- assembled
- 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.)
- Pending
Links
- GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K lithium iron phosphate Chemical compound [Li+].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K 0.000 title claims abstract description 139
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 64
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims abstract description 62
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 36
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 33
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims abstract description 21
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000005469 granulation Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000003179 granulation Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims abstract description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical class C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- 239000002134 carbon nanofiber Substances 0.000 claims description 20
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 17
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 15
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 11
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 11
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 7
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 5
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 5
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 12
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 11
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 5
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 4
- 239000011268 mixed slurry Substances 0.000 description 4
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 4
- WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M Lithium hydroxide Chemical compound [Li+].[OH-] WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 3
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 3
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052493 LiFePO4 Inorganic materials 0.000 description 2
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 2
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 2
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 229910003321 CoFe Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001290 LiPF6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015818 MPO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910021383 artificial graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 125000002843 carboxylic acid group Chemical group 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 1
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
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
-
- 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
- C01B25/37—Phosphates of heavy metals
- C01B25/375—Phosphates of heavy metals of iron
-
- 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
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/136—Electrodes based on inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy
-
- 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
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/139—Processes of manufacture
- H01M4/1397—Processes of manufacture of electrodes based on inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy
-
- 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
-
- 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)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
本发明提供了一种自组装磷酸铁锂，并同时提供了该自组装磷酸铁锂的制备方法，以及由该自组装磷酸铁锂制得的磷酸铁锂正极片和磷酸铁锂电池，自组装磷酸铁锂的制备方法包括如下步骤：S1、配置氧化石墨烯分散液；S2、对磷酸铁锂进行球磨，然后喷雾造粒得到纳米磷酸铁锂；S3、将步骤S2所得纳米磷酸铁锂加入至步骤S1所得氧化石墨烯分散液中，进行超声分散，得到混合液；S4、将步骤S3所得混合液转移至水热反应釜中进行水热反应，完成后取出自然冷却、过滤及沥干即得自组装磷酸铁锂；本发明所提供的自组装磷酸铁锂与普通的磷酸铁锂相比，具有较高的电导率，适合大倍率充放电。
Description
技术领域
本发明涉及磷酸铁锂电池材料技术领域，具体而言，涉及一种自组装磷酸铁锂及其制备方法、磷酸铁锂正极片、磷酸铁锂电池。
背景技术
磷酸铁锂是一种锂离子电池电极材料，化学式为LiFePO4，主要用于各种锂离子电池。自1996年日本的NTT首次揭露AyMPO4(A为碱金属，M为CoFe两者之组合：LiFeCoPO4)的橄榄石结构的锂电池正极材料之后，1997年美国德克萨斯州立大学John.B.Goodenough等研究群，也接着报导了LiFePO4的可逆性地迁入脱出锂的特性。
但是由于磷酸铁锂本身的电导率较差以及锂离子扩散能力较差，使得其不适合大倍率充放电，限制了磷酸铁锂在要求越来越高的市场上的应用。
申请内容
本发明的目的在于提供一种自组装磷酸铁锂及其制备方法、磷酸铁锂正极片、磷酸铁锂电池，利用氧化石墨烯对磷酸铁锂进行改性，有效提升其电导率。
本发明的实施例通过以下技术方案实现：
本发明第一方面提供了一种自组装磷酸铁锂的制备方法，包括如下步骤：
S1、配置氧化石墨烯分散液；
S2、对磷酸铁锂进行球磨，然后喷雾造粒得到纳米磷酸铁锂；
S3、将步骤S2所得纳米磷酸铁锂加入至步骤S1所得氧化石墨烯分散液中，进行超声分散，得到混合液；
S4、将步骤S3所得混合液转移至水热反应釜中进行水热反应，完成后取出自然冷却、过滤及沥干即得自组装磷酸铁锂。
本发明第二方面提供了由上述制备方法制得的自组装磷酸铁锂。
本发明第三方面提供了由上述自组装磷酸铁锂制得的磷酸铁锂正极片。
本发明第四方面提供了一种磷酸铁锂电池，包括正极片、负极片、隔膜及电解液，其中，所述正极片为上述的磷酸铁锂正极片。
本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
由本发明所提供的制备方法所制得的自组装磷酸铁锂，通过将磷酸铁锂和氧化石墨烯组装在一起，一方面利用氧化石墨烯的结构限域作用减小了磷酸铁锂的粒径，使得锂离子的扩散距离变短从而扩散能力提升，另一方面氧化石墨烯形成具有内交联网络结构的框架，使得磷酸铁锂在作为电极材料时与电解液的有效接触面积增大，从而有效提升了材料的电导率，使其在作为电池的电极材料时能够使得电池实现大倍率充放电。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本发明第一方面提供了一种自组装磷酸铁锂的制备方法，包括如下步骤：
S1、配置氧化石墨烯分散液；
步骤S1的目的在于使得氧化石墨烯分散的更加均匀，具体包括：
S11、将6-8重量份的氧化石墨烯粉末加入至100重量份的水中，超声分散10分钟；
S12、向步骤S11所得溶液中滴加碱液(氢氧化钠或氢氧化锂)，调整溶液的PH值显碱性，PH值的具体范围为9-11。
经过如此处理，即可使得分散液中的氧化石墨烯片的尺寸达到1-2微米，由于大尺寸的氧化石墨烯存在于碱性环境中而小尺寸的氧化石墨烯存在于酸性环境中，因此可以通过调节分散液的PH值来对氧化石墨烯的尺寸进行筛选，但是，随着PH值增大，氧化石墨烯上的官能团的活性会逐步降低，因此，限定了PH值的具体范围为9-11，以此保证氧化石墨烯上存在足够的有效官能团。
S2、对磷酸铁锂进行球磨，然后喷雾造粒得到纳米磷酸铁锂，所得到的纳米磷酸铁锂的尺寸为50-80纳米；
将纳米磷酸铁锂的尺寸限定到50-80纳米的目的，一方面在于通过控制磷酸铁锂的粒径以使锂离子的扩散距离变短从而扩散能力提升，另一方面，纳米磷酸铁锂的尺寸远远小于氧化石墨烯片的尺寸，使得纳米磷酸铁锂能够存在于多个氧化石墨烯片之间，二者共同组成具有内交联网络结构的框架，该框架结构能够通过限域作用进一步减小纳米磷酸铁锂的尺寸，并且该框架结构同时也是多孔结构，可以促进电解液对磷酸铁锂的浸润，加速物质传输过程。
S3、将步骤S2所得纳米磷酸铁锂加入至步骤S1所得氧化石墨烯分散液中，进行超声分散，得到混合液；
其中，纳米磷酸铁锂为30-32重量份，氧化石墨烯分散液为50重量份。
如此设置二者的加量的原因在于，使得磷酸铁锂与氧化石墨烯片组装成的框架结构稳定的基础上，同时具备足够多的孔隙以便电解液流通。50重量份的氧化石墨烯分散液中具有3-4重量份的氧化石墨烯片，该氧化石墨烯片的尺寸为1-2微米，而纳米磷酸铁锂的尺寸为50-80纳米，当纳米磷酸铁锂为30-32重量份，氧化石墨烯分散液为50重量份时，所组装成的框架具备稳定的结构，同时，其内部还具有足够多的孔隙。
S4、将步骤S3所得混合液转移至水热反应釜中进行水热反应，完成后取出自然冷却、过滤及沥干即得固体粉末。
其中，水热反应的反应温度为120-160℃，反应时间为2-3小时。
水热反应即为磷酸铁锂与氧化石墨烯片组装的过程，纳米磷酸铁锂与氧化石墨烯的组装原理为，纳米磷酸铁锂上的铁与氧化石墨烯片上的羧酸基团产生静电吸附，使得纳米磷酸铁锂稳定地吸附在氧化石墨烯片上，纳米磷酸铁锂将不同的氧化石墨烯片吸附在一起，使得原本呈二维片状结构的氧化石墨烯片组装成为具有内交联网络结构的框架，该框架内部存在广泛发育的孔隙，氧化石墨烯片充当该框架的骨架，纳米磷酸铁锂充当该框架的连接固定点。
在作为电极材料时，该框架内部的孔隙为电解液提供了大量的流动通道，增大了电解液与磷酸铁锂的有效接触面积，即促进了电解液对磷酸铁锂材料的浸润，加速了物质传输过程，即提升了材料的电导率。
S5、将步骤S4所得固体粉末置于去离子水中，加入碳纳米纤维，超声混合，过滤及烘干即得。
其中，固体粉末的含量为20重量份，碳纳米纤维的含量为13重量份。
其中，碳纳米纤维的直径为20纳米，长度为200纳米。
碳纳米纤维为条状结构，掺杂到氧化石墨烯片层中之后，一端与氧化石墨烯产生吸附作用，另一端缠绕在纳米磷酸铁锂上，并且碳纳米纤维相互之间会发生缠绕，进一步提升了材料内部的稳定性，并且，碳纳米纤维具有高的导电性能，能够提升材料的电导率。
本发明第二方面提供了一种自组装磷酸铁锂，该自组装磷酸铁锂由上述制备方法制得，该自组装磷酸铁锂具有稳定的框架结构，能够通过限域作用进一步减小纳米磷酸铁锂的尺寸，并且该框架结构同时也是多孔结构，可以促进电解液对磷酸铁锂的浸润，加速物质传输过程，进而提升材料的电导率。
本发明第三方面提供了一种磷酸铁锂正极片，该磷酸铁锂正极片由上述自组装磷酸铁锂制得，具体的制备方法如下：
将10重量份的聚偏氟乙烯、10重量份的碳纳米管和26重量份的N-甲基吡咯烷酮混合在一起搅拌得到混合浆，随后向该混合浆中加入40重量份的自组装磷酸铁锂，搅拌分散，得到导电浆，将该导电浆涂敷在铝箔集流体表面，辊压，即得磷酸铁锂正极片。
本发明第四方面提供了一种磷酸铁锂电池，包括负极片、隔膜、电解液以及上述的磷酸铁锂正极片，按本领域常规手段装配成型即可。
实施例1
首先配置氧化石墨烯分散液，取7重量份的氧化石墨烯粉末加入至100重量份的水中，超声分散10分钟，随后滴加氢氧化钠溶液，调整PH到10，使得分散液中的氧化石墨烯片的尺寸为1.5微米，取50重量份处理好之后的氧化石墨烯分散液备用；对磷酸铁锂进行球磨，得到尺寸为65纳米的纳米磷酸铁锂，取31重量份的纳米磷酸铁锂加入至上述50重量份的氧化石墨烯分散液中，超声分散10分钟后，将混合液转移至水热反应釜中在140℃环境下水热反应2小时，反应完成后自然冷却开盖，取出过滤、沥干后得到固体粉末，取20重量份的固体粉末置于100重量份的去离子水中，加入13重量份的碳纳米纤维，超声混合，过滤及烘干，得到自组装磷酸铁锂A1。
实施例2
首先配置氧化石墨烯分散液，取6重量份的氧化石墨烯粉末加入至100重量份的水中，超声分散10分钟，随后滴加氢氧化钠溶液，调整PH到9，使得分散液中的氧化石墨烯片的尺寸为1微米，取50重量份处理好之后的氧化石墨烯分散液备用；对磷酸铁锂进行球磨，得到尺寸为50纳米的纳米磷酸铁锂，取30重量份的纳米磷酸铁锂加入至上述50重量份的氧化石墨烯分散液中，超声分散10分钟后，将混合液转移至水热反应釜中在120℃环境下水热反应3小时，反应完成后自然冷却开盖，取出过滤、沥干后得到固体粉末，取20重量份的固体粉末置于100重量份的去离子水中，加入13重量份的碳纳米纤维，超声混合，过滤及烘干得到自组装磷酸铁锂A2。
实施例3
首先配置氧化石墨烯分散液，取8重量份的氧化石墨烯粉末加入至100重量份的水中，超声分散10分钟，随后滴加氢氧化钠溶液，调整PH到11，使得分散液中的氧化石墨烯片的尺寸为2微米，取50重量份处理好之后的氧化石墨烯分散液备用；对磷酸铁锂进行球磨，得到尺寸为80纳米的纳米磷酸铁锂，取32重量份的纳米磷酸铁锂加入至上述50重量份的氧化石墨烯分散液中，超声分散10分钟后，将混合液转移至水热反应釜中在160℃环境下水热反应2小时，反应完成后自然冷却开盖，取出过滤、沥干后得到固体粉末，取20重量份的固体粉末置于100重量份的去离子水中，加入13重量份的碳纳米纤维，超声混合，过滤及烘干，得到自组装磷酸铁锂A3。
对比例1
其余特征与实施例1相同，所不同之处在于，氧化石墨烯粉末的加量为3重量份，最后制得磷酸铁锂D1。
对比例2
其余特征与实施例1相同，所不同之处在于，氧化石墨烯粉末的加量为14重量份，最后制得磷酸铁锂D2。
对比例3
其余特征与实施例1相同，所不同之处在于，将氧化石墨烯分散液的PH值调整为5，最后制得磷酸铁锂D3。
对比例4
其余特征与实施例1相同，所不同之处在于，将氧化石墨烯分散液的PH值调整为13，最后制得磷酸铁锂D4。
对比例5
其余特征与实施例1相同，所不同之处在于，纳米磷酸铁锂的加量为10重量份，最后制得磷酸铁锂D5。
对比例6
其余特征与实施例1相同，所不同之处在于，纳米磷酸铁锂的加量为50重量份，最后制得磷酸铁锂D6。
对比例7
其余特征与实施例1相同，所不同之处在于，未加碳纳米纤维，最后制得磷酸铁锂D7。
对比例8
其余特征与实施例1相同，所不同之处在于，碳纳米纤维的加量为30重量份，最后制得磷酸铁锂D8。
对比例9
对磷酸铁锂未做任何处理，记为磷酸铁锂D9。
实验例
以上述实施例1-3和对比例1-7所制得的磷酸铁锂为原料制备成磷酸铁锂正极片，并装配成磷酸铁锂电池。
将10重量份的聚偏氟乙烯、10重量份的碳纳米管和26重量份的N-甲基吡咯烷酮混合在一起搅拌得到混合浆，随后向该混合浆中加入40重量份的上述磷酸铁锂，搅拌分散，得到导电浆，将该导电浆涂敷在铝箔集流体表面，辊压，即得磷酸铁锂正极片。
以人造石墨为负极材料，以LiPF6/EC+DEC(体积比1∶1)为电解液，Celgard 2400膜为隔膜，制得电池，对电池的电导率进行测试，数据见表1。
表1电池电导率测试数据
由表1的数据可以看出，以实施例1-3制备出的自组装磷酸铁锂为原料所制备出的电池的电导率明显优于对比例1-7。
D1由于在配置氧化石墨烯分散液时氧化石墨烯粉末的加量过少，使得最后所形成的磷酸铁锂框架结构中各磷酸铁锂颗粒的距离过近，造成框架内供电解液流动的通道变窄或减少，使得磷酸铁锂与电解液的有效接触面积变小，从而造成电导率变低，另外，由于氧化石墨烯片的数量减少了，其对磷酸铁锂的限域作用减弱，同样造成了电导率的降低。
D2由于氧化石墨烯过多，相应的磷酸铁锂的有效含量就变少了，进而造成了电导率降低。
D3由于氧化石墨烯分散液的PH为5，使得其中的氧化石墨烯片的尺寸变小，当磷酸铁锂吸附到氧化石墨烯片组装成框架结构后，使得框架内供电解液流动的通道变窄或减少，使得磷酸铁锂与电解液的有效接触面积变小，从而造成电导率变低。
D4由于氧化石墨烯分散液的PH为13，使得其中的氧化石墨烯片上的官能团的活性降低，即使得氧化石墨烯片上有效吸附的磷酸铁锂的数量减少，进而造成电导率降低。
D5由于纳米磷酸铁锂的加量减少，造成了电导率的降低。
D6由于纳米磷酸铁锂的加量增多，使得所形成的框架结构中的孔隙变窄，影响电解液的流动，从而造成电导率降低。
D7由于未加碳纳米纤维，使得最终制得的材料的电导率与A1-A3相比偏小。
D8由于加入的碳纳米纤维过多，碳纳米纤维在材料内部大量缠绕，对电解质的流动通道产生了一定的阻塞影响，从而使得材料的电导率降低了。
D9为普通的未经改性的磷酸铁锂，由其作为原材料制得的电池的电导率比A1-A3任一一个都小。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种自组装磷酸铁锂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、配置氧化石墨烯分散液；
S2、对磷酸铁锂进行球磨，然后喷雾造粒得到纳米磷酸铁锂；
S3、将步骤S2所得纳米磷酸铁锂加入至步骤S1所得氧化石墨烯分散液中，进行超声分散，得到混合液；
S4、将步骤S3所得混合液转移至水热反应釜中进行水热反应，完成后取出自然冷却、过滤及沥干即得固体粉末。
2.根据权利要求1所述的自组装磷酸铁锂的制备方法，其特征在于，还包括步骤S5:
将步骤S4所得固体粉末置于去离子水中，加入碳纳米纤维，超声混合，过滤及烘干即得。
3.根据权利要求1所述的自组装磷酸铁锂的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，具体包括：
S11、将6-8重量份的氧化石墨烯粉末加入至100重量份的水中，超声分散；
S12、向步骤S11所得溶液中滴加氢氧化钠，调整溶液的PH值显碱性。
4.根据权利要求2所述的自组装磷酸铁锂的制备方法，其特征在于，在步骤S12中，调整溶液的PH值至9-11。
5.根据权利要求1所述的自组装磷酸铁锂的制备方法，其特征在于，在氧化石墨烯分散液中，氧化石墨烯片的尺寸为1-2微米。
6.根据权利要求1所述的自组装磷酸铁锂的制备方法，其特征在于，纳米磷酸铁锂的尺寸为50-80纳米。
7.根据权利要求1所述的自组装磷酸铁锂的制备方法，其特征在于，在步骤S4中，水热反应的反应温度为120-160℃，反应时间为2-3小时。
8.一种自组装磷酸铁锂，其特征在于，由权利要求1-7任一项所述的自组装磷酸铁锂的制备方法制得。
9.一种磷酸铁锂正极片，其特征在于，由权利要求8所述的自组装磷酸铁锂制得。
10.一种磷酸铁锂电池，包括正极片、负极片、隔膜及电解液，其特征在于，所述正极片为权利要求9所述的磷酸铁锂正极片。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011633023.8A CN112758908A (zh) | 2020-12-31 | 2020-12-31 | 一种自组装磷酸铁锂及其制备方法、磷酸铁锂正极片、磷酸铁锂电池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011633023.8A CN112758908A (zh) | 2020-12-31 | 2020-12-31 | 一种自组装磷酸铁锂及其制备方法、磷酸铁锂正极片、磷酸铁锂电池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112758908A true CN112758908A (zh) | 2021-05-07 |
Family
ID=75699718
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011633023.8A Pending CN112758908A (zh) | 2020-12-31 | 2020-12-31 | 一种自组装磷酸铁锂及其制备方法、磷酸铁锂正极片、磷酸铁锂电池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112758908A (zh) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016045023A1 (zh) * | 2014-09-25 | 2016-03-31 | 深圳粤网节能技术服务有限公司 | 石墨烯材料的分级分离方法 |
| CN109103442A (zh) * | 2018-09-18 | 2018-12-28 | 四川省有色冶金研究院有限公司 | 一种石墨烯包覆磷酸铁锂正极材料的制备方法 |
-
2020
- 2020-12-31 CN CN202011633023.8A patent/CN112758908A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016045023A1 (zh) * | 2014-09-25 | 2016-03-31 | 深圳粤网节能技术服务有限公司 | 石墨烯材料的分级分离方法 |
| CN109103442A (zh) * | 2018-09-18 | 2018-12-28 | 四川省有色冶金研究院有限公司 | 一种石墨烯包覆磷酸铁锂正极材料的制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 陈玉华等, 知识产权出版社 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108598414B (zh) | 无定形氧化锌/碳复合锂离子电池负极材料及其制备方法 | |
| WO2016107564A1 (zh) | 一种高倍率性能锂硫电池的复合正极材料及制备方法 | |
| KR20110063634A (ko) | 전극 복합재, 상기 복합재로 이루어지는 전지 전극, 및 이러한 전극을 포함하는 리튬 전지 | |
| CN108400297B (zh) | 一种硅基锂离子电池负极材料及其制备方法 | |
| CN111600000B (zh) | 一种碳纳米管石墨烯/硅碳复合材料、其制备方法及应用 | |
| CN109390577B (zh) | Si/SiO2/C复合纳米纤维材料及其制备方法与负极材料 | |
| WO2022000589A1 (zh) | 硅基复合负极材料的制备方法 | |
| CN109920995B (zh) | 一种硅或其氧化物@钛氧化物核壳结构复合材料及制备 | |
| CN113488607B (zh) | 一种具有功能性纳米材料修饰层的金属锌负极的制备和应用 | |
| CN112751003B (zh) | 一种碳包覆磷酸铁锂及其制备方法、磷酸铁锂正极片、磷酸铁锂电池 | |
| CN114023948B (zh) | 硅碳负极材料及其制备方法、锂离子电池 | |
| CN109065805B (zh) | 一种高吸液率水性聚合物隔膜的制备方法 | |
| CN111725492B (zh) | 一种碳/钛酸锂复合材料及其制备方法 | |
| CN111244370A (zh) | 多元胺碳复合材料、浆料、隔膜、锂硫电池及制备方法 | |
| CN112758908A (zh) | 一种自组装磷酸铁锂及其制备方法、磷酸铁锂正极片、磷酸铁锂电池 | |
| CN114275829B (zh) | 一种表面微孔化的空心球状高熵氧化物及其制备方法和应用 | |
| CN115954452A (zh) | 橄榄石型正极材料及其制备方法和应用、锂离子电池 | |
| KR20160033639A (ko) | 실리콘-탄소나노튜브 복합체, 이의 제조방법, 이를 포함하는 리튬 이차 전지용 음극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 | |
| CN112421027B (zh) | 表面改性的多孔六边形Na3V2(PO4)2F3碳包覆微米球及其制备方法和应用 | |
| CN113285072B (zh) | 焦磷酸盐复合材料及钠离子电池正极、负极和钠离子电池 | |
| CN116154122A (zh) | 一种多孔硅基负极材料和固态电极及制备方法 | |
| CN114068872A (zh) | 具有双重亲锂性的聚合物纳米纤维金属锂复合负极及制法 | |
| CN114447329A (zh) | 一种多孔碳材料及其制备方法和应用 | |
| CN113097458A (zh) | 一种三元正极材料@氮化钛核壳结构复合材料及其制备方法 | |
| CN112803005B (zh) | 一种锂离子电池硅碳负极材料的制备方法及其应用 |
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 | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210507 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |