[发明专利]一种锂离子电池正极材料LiFePO4/C制备方法

说明书

技术领域：

本发明属于能源材料制备工艺领域，涉及一种锂离子电池正极材料LiFePO₄/C的制备方法。

背景技术：

锂离子二次电池具有电压高、能量密度大、循环性能好、等优点，自上世纪九十年代sony推出首款锂离子二次电池后得到广泛的应用，锂离子二次电池的研发也受到广泛关注。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/离子传输率低不利于大功率充放电、低温性能较差。

当前LiFePO₄材料的合成主要采用固相法，所得产品粒径较大且粒度分布不均匀，进一步限制了其电子/离子传输率，很难获得性能稳定的LiFePO₄产品，为解决电子/离子传输率低的缺陷通常采用的是将LiFePO₄材料纳米化并且在其表面包覆碳以提升其电子/离子传输性能，为实现这一目的专利CN101152960A采用改进的固相法合成LiFePO₄，首先将可溶的含有Fe²⁺/Fe³⁺和P⁵⁺的化合物沉淀后再与含锂化合物进行固相球磨混合，该方法对较小LiFePO₄粒径有一定的作用但固相混合不能将Li离子均匀分布于LiFePO₄材料；专利CN1821063A为实现在LiFePO₄表面包覆碳采用的是与碳源充分球墨混合的方式，固相球墨因其本身的局限性很难实现包碳的均匀性。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有方法制备的LiFePO₄/C产品粒径大且粒度分布不均匀，电子/离子传输率低，性能不稳定的缺陷，提供一种可以得到粒度集中分布在纳米量级且电子传输率高的一种制备方法。

本发明的目的在于提供一种锂离子电池正极材料LiFePO₄/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：一种锂离子电池正极材料LiFePO₄/C的制备方法，以可溶的锂化合物、可溶的亚铁盐、磷酸为原料，按照原子比Li∶Fe∶P＝1∶1∶1分别溶解于去离子水中得到亚铁盐溶液，并在亚铁盐溶液中加入抗坏血酸作为抗氧化剂后与可溶碳源溶液充分混合得到均相溶液，然后调节均相溶液pH值在6-8.5之间得到混合溶液，将混合溶液置于油浴锅中加热直至形成溶胶，将溶胶移入真空干燥箱中进行干燥，干燥后的产物在保护性气氛下进行烧结而成。

所述可溶的亚铁盐为FeSO₄·7H₂O、FeCl₂或Fe(NH₄)₂(SO₄)₂，所述可溶的锂化合物为LiOH·H₂O、LiNO₃、LiC₂H₃O₂·2H₂O或Li₂C₂O₄。

所述可溶碳源溶液为聚乙二醇、二甲基亚砜、柠檬酸、蔗糖、冰糖或葡萄糖。

所述均相溶液的PH值介于6-7.5之间。

所述混合物置于油浴锅中加热的温度控制在70-100℃。

所述溶胶的真空干燥温度为80-120℃。

所述烧结在保护性气氛中进行，保护行气体为N₂、Ar或氮氢混合气的一种。

所述干燥产物的烧结温度为500-950℃，烧结时间在1小时以上。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明采用溶胶凝胶法制备LiFePO₄，解决了现有工艺制备LiFePO₄采用球磨混料造成的反应物混合不均匀的问题，所得产物为纳米级、粒度分布均匀、碳包覆均匀，无需后处理可加工性能优良。

附图说明：

图1为本发明实施例1所得样品的XRD(X射线衍射)图像；

图2为本发明实施例1所得样品的SEM(扫描电子显微镜)图像；

具体实施方式：

下面通过具体实施例对本发明做详细描述，下述实施例仅用于说明本发明，但并不用于限定本发明的实施范围。

实施例1：