[发明专利]一种高性能锂离子电池用硅酸亚铁锂正极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种高性能锂离子电池用硅酸亚铁锂正极材料，其特征在于：所述的高性能锂离子电池用硅酸亚铁锂正极材料以锂源、铁源、硅源和碳源为原料，且使Li∶Fe∶Si的摩尔比为(1.98～2.05)∶(0.98～1.02)∶1，碳源的掺量为上述锂源、铁源、硅源三种物质混合物总质量的1～30％。

2.根据权利要求1所述的高性能锂离子电池用硅酸亚铁锂正极材料，其特征在于：所述的锂源为氯化锂，溴化锂、硫酸锂、碳酸锂、氢氧化锂、叔丁基锂中至少一种。

3.根据权利要求1所述的高性能锂离子电池用硅酸亚铁锂正极材料，其特征在于：所述的铁源为硝酸铁、氯化铁、醋酸铁中至少一种。

4.根据权利要求1所述的高性能锂离子电池用硅酸亚铁锂正极材料，其特征在于：所述的硅源为二氧化硅、硅酸、硅烷偶联剂、正硅酸甲酯中至少一种。

5.根据权利要求1所述的高性能锂离子电池用硅酸亚铁锂正极材料，其特征在于：所述的碳源为糊精、淀粉、纤维素、葡萄糖、蔗糖中至少一种。

6.一种高性能锂离子电池用硅酸亚铁锂正极材料的制备方法，其特征在于：该制备方法包括下列步骤，

1)首先，按一定比例分别称取原料锂源、铁源、硅源和碳源，且使Li∶Fe∶Si的摩尔比为(1.98～2.05)∶(0.98～1.02)∶1，碳源的掺量为上述锂源、铁源、硅源三种物质混合物总质量的1～30％；

2)用气流粉碎机将硅源粉碎成1.0～10.0μm粒径的颗粒后，分散在水中，通过搅拌和超声5～20分钟，形成悬浮液，待用；

3)将铁源和锂源溶解于水中，搅拌和超声5～20分钟，形成溶液，加入还原剂，将溶液中的Fe³⁺还原成Fe²⁺；

4)把硅盐的悬浮液倒入铁源和锂源的溶液中，搅拌和超声，混合均匀后，再加入碳源，继续搅拌和超声，直至混合均匀；

5)将上述溶液在惰性气体保护下蒸馏，蒸馏期间，碳源物质逐渐粘糊化，继续加热搅拌，直至溶剂完全挥发，再经过烘干，得到前躯体粉末；

6)将前躯体粉末放入模具中，在压力5～15MPa下制成密度为1.3～3.2g/cm³的模块，模压时间为15分钟；

7)压制好的模块装入刚玉匣体或坩埚中，在流速为150～4500ml/min惰性气体保护下，放入电阻式气氛烧结炉中焙烧，温度控制工艺为：以5～30℃/min加热速度升温，由室温升至200～500℃，恒温焙烧1～20小时；再以5～10℃/min速度升温，在700～1000℃下恒温焙烧15～20小时；最后以10～30℃/min速度降温至室温；

8)将焙烧后所得产物再经过万能粉碎机粉碎、球磨机研磨、过筛、烘干，即得锂离子电池用的硅酸亚铁锂正极材料。

7.根据权利要求6所述的一种高性能锂离子电池用硅酸亚铁锂正极材料的制备方法，其特征在于：通过加入还原剂抗坏血酸，将溶液中的Fe³⁺还原成Fe²⁺。

8.根据权利要求6所述的一种高性能锂离子电池用硅酸亚铁锂正极材料的制备方法，其特征在于：前躯体粉末在压力5～15MPa下，模压成密度为1.5～3.0g/cm³的模块。

9.根据权利要求6所述的一种高性能锂离子电池用硅酸亚铁锂正极材料的制备方法，其特征在于：温度控制工艺为：以5～30℃/min加热速度升温，由室温升至200～400℃，恒温焙烧1～20h；再以5～10℃/min速度升温，在700～1000℃下恒温焙烧15～20h；最后以10～30℃/min速度降温至室温。