[发明专利]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.锂离子电池用硅酸亚铁锂正极材料，其特征在于其化学组成为：Li_2-xFeSiO₄，其中，0＜x≤0.2。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池用硅酸亚铁锂正极材料，其特征在于：0＜x≤0.1，优选0.01≤x≤0.05。

3.锂离子电池用硅酸亚铁锂/碳复合正极材料，其特征在于其化学组成为：Li_2-xFeSiO₄/C，其中0＜x≤0.2；碳在复合正极材料的重量百分比为2％～30％。

4.根据权利要求3所述的锂离子电池用硅酸亚铁锂/碳复合正极材料，其特征在于：0＜x≤0.1，优选0.01≤x≤0.05。

5.锂离子电池用硅酸亚铁锂/碳/碳纳米管复合正极材料，其特征在于其化学组成为：Li_2-xFeSiO₄/C/CNTs，其中0＜x≤0.2；碳和碳纳米管在复合正极材料中的重量百分比为2％～30％，碳纳米管与碳的质量比为1∶0.1～10。

6.根据权利要求5所述的锂离子电池用硅酸亚铁锂/碳/碳纳米管复合正极材料，其特征在于：0＜x≤0.1，优选0.01≤x≤0.05。

7.根据权利要求5或6所述的锂离子电池用硅酸亚铁锂/碳/碳纳米管复合正极材料，其特征在于：碳和碳纳米管在复合正极材料中的重量百分比为5％～15％，碳纳米管与碳的质量比为1∶0.2～5。

8.制备锂离子电池用硅酸亚铁锂/碳复合正极材料的方法，步骤如下：

1)前驱体的制备：硅酸亚铁锂前驱物与沥青在有机溶剂体系混匀，干燥得到前躯体，其中硅酸亚铁锂前驱物锂盐、亚铁盐和硅源按摩尔比Li∶Fe∶Si＝(2-x)∶1∶1配料，0＜x≤0.2(优选0＜x≤0.1，更优选0.01≤x≤0.05)；

沥青的使用量按质量比为：硅酸亚铁锂前驱体∶沥青＝1∶0.01～0.3(优选1∶0.04～0.09)。

2)高温裂解：将步骤1)制备的前驱体在惰性气氛中于600～800℃高温热处理，得目标产物Li_2-xFeSiO₄/C复合正极材料。

9.制备锂离子电池用硅酸亚铁锂/碳/碳纳米管复合正极材料，步骤如下：

1)硅酸亚铁锂前驱物与沥青在有机溶剂体系混匀，干燥，所得粉末状前躯体与碳纳米管在有机溶剂体系中超声混匀，蒸干溶剂，得到复合前驱体；其中0＜x≤0.2，优选0＜x≤0.1，更优选0.01≤x≤0.05；

硅酸亚铁锂前驱物为锂盐、亚铁盐和硅源，按摩尔比Li∶Fe∶Si＝(2-x)∶1∶1；

沥青的使用量按质量比为：硅酸亚铁锂前驱物∶沥青＝1∶0.01～0.3，优选1∶0.04～0.09；

碳纳米管的使用量按质量比为：碳纳米管∶沥青＝1∶0.15～15，优选1∶0.3～7.5。

2)将步骤1)所得复合前驱体在惰性气氛中于600～800℃高温热处理，得到存在锂空位的硅酸亚铁锂/碳/碳纳米管复合正极材料。

10.根据权利要求9所述的制备锂离子电池用硅酸亚铁锂正极材料的方法，其特征在于：

步骤1)中所述碳纳米管先在有机溶剂中超声分散，制得碳纳米管质量百分含量为0.01％-0.5％(优选0.05％～0.1％)的稳定悬浮液后再加入粉末状前躯体超声混合。

11.根据权利要求8-10任一项所述的制备方法，其特征在于：

所述的锂盐选自醋酸锂、碳酸锂、氢氧化锂中的至少一种；

所述的亚铁盐选自草酸亚铁、醋酸亚铁中的至少一种；

所述的硅源选自二氧化硅、正硅酸乙酯中的至少一种；

所述的有机溶剂体系选自乙醇、丙酮、丁酮中的一种或几种混合物。