[发明专利]一种聚吡硌包覆磷酸铁锂的制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种复合材料的制备方法，特别是一种聚吡硌包覆磷酸铁锂的制备方法，它应用于锂离子电池作为正极材料。

背景技术：

锂离子电池作为最新一代二次电池具有开路电压高、能量密度大、使用寿命长、无记忆效应、无污染以及自放电率小等优点，已广泛应用于移动电话、笔记本电脑、摄像机、数码相机、以及便携式测量仪器等众多民用及军用领域。近年来国内外也在竞相开发电动汽车、航天、储能等方面应用的大容量锂离子二次电池。

锂离子电池的快速发展，依赖于新型能源材料开发及技术的进步。正极材料是锂离子电池发展的关键。目前广泛使用的钴酸锂(LiCoO₂)正极材料综合性能优良，但成本较高、资源贫乏且毒性大、安全性较差，在动力电源中使用时存在较大的安全隐患。磷酸铁锂(LiFePO₄)正极材料具有原材料资源丰富，价格低廉和安全性能好等优点，被认为是动力型锂离子电池最具前景的正极材料。提高磷酸铁锂的高倍率工作性能和高温循环稳定性，对其在动力电源中的成功应用至关重要。通过在电极活性材料表面包覆导电性材料是提高电池电极高倍率充放电能力的有效手段。除通常采用的碳包覆技术外，最近两年来，在锂离子电池电极活性材料颗粒的表面包覆导电聚合物，尤其是聚吡硌(PPy)的工作引起较大的关注。开展磷酸铁锂包覆聚吡硌改性工作的单位主要有澳大利亚渥仑港大学的汪国秀研究小组和美国德克萨斯州大学的Goodenough研究小组。澳大利亚渥仑港大学的汪国秀研究小组(Electrochimica Acta，50(2005)4649-4654)采用水溶液体系，以FeCl₃为氧化剂、对甲苯磺酸钠为掺杂剂，在磷酸铁锂表面包覆聚吡硌，这种方法操作简单，但所制备的磷酸铁锂/聚吡硌复合材料的容量不是很高。Goodenough研究小组(Journal of The Electrochemical Society，153(12)A2282-A2286(2006))采用电沉积法直接在不锈钢网上沉积出C-LiFePO₄/PPy薄膜，该薄膜电极比该文献中列举的常规电极C-LiFePO₄/C/PEFT表现出更好的倍率性能，但这种电极制备方法不适合大规模应用。上述报道的磷酸铁锂/聚吡硌复合材料中聚吡硌(PPy)含量均在10wt％以上，且他们的研究没有涉及聚吡硌包覆对磷酸铁锂高温循环稳定性的影响。

发明内容：

本发明目的在于提出一种对磷酸铁锂进行聚吡硌包覆改性的方法，即一种有效改进磷酸铁锂高倍率充放电能力和高温循环稳定性的方法。

本发明一种聚吡硌包覆磷酸铁锂的制备方法如下：

将对甲苯磺酸铁六水合物溶解于醇中，浓度为20wt％～40wt％；然后将磷酸铁锂粉末超声分散于其中，并置于密闭容器中，控制其温度为-4℃～8℃；其中磷酸铁锂粉末与对甲苯磺酸铁六水合物的质量比为1∶0.5～2.5；在搅拌状态下加入吡硌单体；其中吡硌单体与对甲苯磺酸铁六水合物的摩尔比为1∶2.0～2.5；持续搅拌20-60分钟，使吡硌单体在磷酸铁锂表面发生聚合反应；然后过滤，用醇洗涤3～5次，70～80℃烘干、研磨并过筛得到一种聚吡硌包覆磷酸铁锂。

本发明使用的醇为乙醇、异丙醇、正丁醇或乙二醇。

本发明使用的磷酸铁锂粉末成分为LiFe_1-xM_xPO₄/C；其中M为Mn、Co、Ni或Cr，0≤x≤0.2，C含量为0～4wt％。