[发明专利]一种锂离子电池正极材料LiFePO4的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池正极材料LiFePO₄的制备方法，属于电化学储能材料领域。

背景技术

LiFePO₄材料是应用前景很好的锂离子电池正极材料，该材料具有高比容量、良好的循环性能和热稳定性。但该材料过低的电导率及锂离子扩散系数，使之在大电流放电时容量衰减较大，且较低的振实密度不仅影响了材料的体积比容量，并给产业化加工带来了难度。因此，如何既能改善其电导率又能不影响材料的振实密度是目前研究工作的主要方向。

目前主要通过离子掺杂、包覆及控制材料粒径等方法以改善LiFePO₄材料的低电导率及低离子扩散系数的缺点。但碳包覆易导致材料振实密度降低影响材料的加工性能。而由于LiFePO₄材料自身的低电导率影响，直接在LiFePO₄表面包覆一层金属氧化物会在一定程度上对材料的电导率起到负面影响并增长锂离子扩散路径，从而影响LiFePO₄材料的电化学性能。

本发明是先制备FePO₄材料，然后在FePO₄材料上包覆一层金属氧化物，再将包覆后的FePO₄材料与LiOH反应制备LiFePO₄材料作为锂离子电池正极材料，制备出的LiFePO₄材料呈现出良好的电化学性能。

发明内容

本发明的目的是为了解决直接在LiFePO₄表面包覆一层金属氧化物后，会降低LiFePO₄的电导率，并增长锂离子的扩散路径，从而影响LiFePO₄材料的电化学性能的问题，提供了一种用于锂离子电池正极材料LiFePO₄的制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种用于锂离子电池正极材料LiFePO₄的制备方法，其具体实施步骤如下：

1)制备FePO₄材料

配制浓度为0.02～0.05mol/L的NH₄H₂PO₄水溶液和浓度为0.02～0.05mol/L的Fe(NH₄)₂(SO₄)₂水溶液，按NH₄H₂PO₄与Fe(NH₄)₂(SO₄)₂的摩尔比为1∶1进行混合，混合均匀后加入质量分数为30％的H₂O₂水溶液，恒温，温度为25～80℃，搅拌2～10h然后抽滤、干燥得到70～90nm的FePO₄材料。

2)包覆FePO₄材料

将1)制备的FePO₄加入到硝酸铝水溶液、钛酸四丁酯乙醇溶液、氯氧化锆水溶液或醋酸钴甲醇溶液中的一种溶液中，通过沉淀、水解或吸附作用，使金属氧化物Al₂O₃、TiO₂、ZrO₂、CoO包覆在FePO₄材料的表面。

以Al₂O₃包覆时，硝酸铝水溶液的浓度为0.005～0.05mol/L，通过加入0.01mol/L的稀氨水调节pH值为6～8，10～30min后，Al₂O₃包覆在FePO₄表面；

以TiO₂包覆时，钛酸四丁酯(单位为g)、乙醇(单位为ml)、冰醋酸(单位为g)三者的比为(0.3～0.8)∶(1～1.5)∶1，加入FePO₄粉末后水解15～45min，使得TiO₂包覆在FePO₄表面；

以ZrO₂包覆时，在50～65℃条件下，向FePO₄材料中缓慢加入0.01～1mol/L的ZrOCl₂溶液，然后加入0.01～1mol/L的NaOH溶液，通过加入NaOH溶液含量调节溶液pH为9～10，30～90min后，ZrO₂包覆在FePO₄表面；