[发明专利]一种锌掺杂和氧化锌包覆的磷酸铁锂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子材料领域，具体是一种锌掺杂和氧化锌包覆的磷酸铁锂的 制备。

背景技术

磷酸铁锂(LiFePO₄)可以被用来制作锂离子电池的正极材料，被广泛 认为未来可能取代现有正极材料。磷酸铁锂具有较稳定的氧化状态，理论上 较高的容量，安全性能好，高温性能好，同时又具有无毒、无污染、原材料 来源广泛、价格便宜等诸多优点。但是，LiFePO₄存在的关键问题在于电导 率很低。理论上，掺杂金属阳离子是一种可以改善材料内在导电性能的方法 。因为，Zn²⁺和Fe²⁺离子半径相近，在LiFePO₄中锌的少量掺杂不影响其晶体 结构形成并可能使晶格体积增大，从而为锂离子的嵌入和脱嵌提供了更大的 空间，提高锂离子的扩散。此外，在已掺杂锌的LiFePO₄表面包覆n型半导体 氧化锌(ZnO)颗粒，易实现颗粒与表面包覆的ZnO之间良好结合、少缺陷 ，n型半导体ZnO为电子传输提供路径，可以改善导电性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种锌掺杂和氧化锌包覆的磷酸铁锂的制备。

本发明具体采用如下技术方案：

一种锌掺杂和氧化锌包覆的磷酸铁锂的制备。该磷酸铁锂由掺杂锌的L iFePO₄颗粒，掺杂锌的LiFePO₄颗粒表面的ZnO颗粒组成。

该磷酸铁锂由掺杂锌的LiFePO₄颗粒，掺杂锌的LiFePO₄颗粒表面的ZnO 颗粒组成，

首先，制备掺杂锌的LiFePO₄颗粒：

将碳酸锂、草酸亚铁、氧化锌和磷酸二氢铵按原子个数比Li∶(Fe+Zn)∶PO₄＝1∶1∶1进行混合，其中草酸亚铁和氧化锌的物质的量之比不低于49∶1，混合 后，在惰性气氛下，球磨12～24h，球磨后，在惰性气氛下400～450℃煅烧8～12h， 在惰性气氛下700～800℃烧结12～16h；

其次，制备掺杂锌的LiFePO₄颗粒表面的ZnO颗粒前躯体：

将醋酸锌均匀溶解在25～70℃的乙二醇甲醚和单乙醇胺混合液中，溶解后 溶液中醋酸锌浓度为0.3～0.8mol/L、单乙醇胺和醋酸锌的物质的量之比为 1∶1；

最后，掺杂锌的LiFePO₄颗粒表面的ZnO颗粒，通过以下方法制作：将 掺杂锌的LiFePO₄颗粒与ZnO颗粒前躯体混合、搅拌均匀，然后在80～100 ℃烘干，随后在惰性气氛下经过500～600℃烧结4～5h。

所述的掺杂锌的LiFePO₄颗粒粒径在几百纳米至几十微米的范围内

所述的掺杂锌的LiFePO₄颗粒表面的ZnO颗粒粒径在纳米级尺寸范围内。

本发明涉及电子材料领域，具体是一种锌掺杂和氧化锌包覆的磷酸铁锂的 制备。本发明所要求的技术、设备简单，易操作，可实现新型组成结构的磷 酸铁锂的制备。

附图说明

图1是本发明的锌掺杂和氧化锌包覆的磷酸铁锂的截面示意图；

下面结合附图对本发明的内容作进一步详细说明。

具体实施例方式

参见图1所示，101-掺杂锌的LiFePO₄颗粒，102-掺杂锌的LiFePO₄颗粒 表面的ZnO颗粒。该磷酸铁锂由掺杂锌的LiFePO₄颗粒101，掺杂锌的 LiFePO₄颗粒表面的ZnO颗粒102组成。

将碳酸锂、草酸亚铁、氧化锌和磷酸二氢铵按原子个数比Li∶(Fe+ Zn)∶PO₄＝1∶1∶1进行混合，其中草酸亚铁和氧化锌的物质的量之比为49∶1。混 合后，在惰性气氛下，球磨24h。球磨后，在惰性气氛下400℃煅烧10h。煅烧 后，在惰性气氛下750℃烧结15h制成掺杂锌的LiFePO₄颗粒101。

将醋酸锌、乙二醇甲醚和单乙醇胺溶液在70℃混合，混合后的醋酸锌浓 度为0.3～0.8mol/L、单乙醇胺和醋酸锌的物质的量之比为1∶1。然后将该混合 液与掺杂锌的LiFePO₄颗粒混合搅拌。然后在100℃烘干，随后在惰性气氛 下经过室温至550℃烧结4～5h，制成掺杂锌的LiFePO₄颗粒表面的ZnO纳米 颗粒102。