[发明专利]一种纳米级磷酸金属锂盐LiMPO4/C的制备方法

说明书

技术领域：

本发明属于储能材料制备工艺领域，涉及一种纳米级磷酸金属锂盐LiMPO₄/C的制备方法。

背景技术：

1997年A.K.Padhi首次报导磷酸亚铁锂(LiFePO₄)具有脱嵌锂功能，因其具有高的能量密度、低廉的价格、优异的安全性的特点，被业内认为最有可能成为EV电池用正极材料。在其具有卓越优点的同时，作为EV电池用正极材料还存在其致命的缺点：电子电导率低在10-9s/cm量级；离子传输率低在10-11s/cm量级。如此低的电子/离子传输率严重障碍其充放电速率的提高，限制了其在EV、HEV上的运用。

当前解决LiFePO₄电子/离子传输率低的问题主要通过减小LiFePO₄粒径实现纳米化并且在粒子表面进行包覆碳。C.Delacourt在Size Effects on Carbon-Free LiFePO4Powders TheKey to Superior Energy Density(Electrochemical and Solid-State Letters，9(7)A352-A355)论述了粒径对离子传输率的影响。通过减小粒子的粒径及表面进行包碳可以大幅提升LiFePO₄材料的电化学性能，但在纳米化LiFePO₄材料提升电化学性能的同时又带来另外一个问题，纳米级材料振实密度小且电极制作过程中不易涂覆。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有方法制备的LiFePO₄电子/离子传输率低、纳米级材料振实密度小且电极制作过程中不易涂覆的缺点，提供一种纳米级磷酸金属锂盐LiMPO₄/C的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：将可溶性锂化合物、可溶性过渡金属化合物及磷酸按照原子比Li∶M∶P＝1∶1∶1分别溶解于去离子水中形成均相溶液，将上述溶液混合均匀后，加入碳源溶液，调解pH在6-8.5之间，并对上述混合液体进行油浴加热(加热的温度控制在70-100℃)至有效成分充分沉淀形成絮状悬浊液，加入适量去离子水调解悬浊液浓度在喷雾干燥设备中进行喷雾干燥，干燥产物在保护性气氛中烧结，其中，干燥产物的烧结温度为500-950℃，烧结时间在1小时以上；保护气体为N₂、Ar或氮氢混合气中的一种，冷却后取出即得到一次粒子在纳米量级，二次粒子为微米级球形/类球形均匀包碳LiMPO₄/C。

其中，过渡金属M选自Fe、Co、Ni、Mn离子的一种或多种但至少含有Fe；过渡金属离子M在LiMPO₄/C中为正二价；可溶性锂化合物选自LiOH·H₂O、LiNO₃、LiC₂H₃O₂·2H₂O、Li₂C₂O₄中的一种或多种；可溶性过渡金属化合物选自FeSO₄·7H₂O、FeCl₂、Fe(NH₄)₂(SO₄)₂、Co(CH₃COO)₃、CoCl₃Co(HCOO)₂·2H₂O、CoCl₂、Ni(HCOO)₂·4H₂O、Ni(CH₃COO)₂、Ni(NO₃)₂·4H₂O、NiSO₄、Mn(NO₃)₂·4H₂O、Mn(CH₃COO)₂中的一种或多种；可溶性碳源选自聚乙二醇、二甲基亚砜、柠檬酸、蔗糖、冰糖、葡萄糖、精糊中的一种或多种。