[发明专利]固相合成的一种金属离子钼掺杂的磷酸铁锂正极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及固相合成的一种金属离子钼掺杂的磷酸铁锂正极材料的制备方法，用于锂离子电池正极材料，属新能源材料领域。

背景技术

汽车工业的迅速发展，推动了全球机械、能源、交通等工业的进步和发展，但燃油汽车在造福人类的同时，尾气排放也给人类居住环境造成了严重污染。据统计，目前大气污染成分的63％来自燃油汽车，已达到了必须加以严格控制和治理的程度能源短缺和环保的要求推动了电动汽车及混合动力汽车的发展，它们对锂离子电池有着特殊的性能要求，但目前商品化的锂离子电池还不能满足大规模应用的要求。磷酸铁锂正极材料由于其出众的安全性和便宜的价格等优点，在动力型电池应用方面具有非常诱人的前景，被认为是标志着锂离子电池一个新时代的到来。

LiFePO₄大规模应用最大的障碍是其离子传导率和电子传导率比较低，导致大电流放电性能比较差。目前改善LiFePO₄导电性能的研究主要集中在碳包覆及金属粒子掺杂两方面。对材料进行碳包覆能在晶粒表面形成碳包覆层，提高电子电导率，阻止晶粒长大，但是这种表面修饰工艺不能从根本上改善材料的结构，阻碍了LiFePO4性能的进一步提高。对材料进行离子掺杂，通过高价离子取代LiFePO₄晶格中的部分Fe²⁺，改变晶格中局域能级，降低锂离子在晶格中扩散的能垒，从而提高LiFePO₄的电化学性能。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题是，提供一种循环性能优越、导电效率高、能耗低、方法简单的固相合成的一种金属离子钼掺杂的磷酸铁锂正极材料的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种固相合成的一种金属离子钼掺杂的磷酸铁锂正极材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)、首先按照Li_1-XMo_XFePO₄的化学计量比称取锂源、掺杂源、铁源、磷源，所述锂源、掺杂源、铁源、磷源按照Li∶Mo∶Fe∶P＝(1-X)∶X∶1∶1的摩尔比进行配料，并加入6～8wt％的蔗糖；所述掺杂源为Mo₂O₃；X的范围为0.5％-5％；

(2)、将步骤(1)中称取的配料在双螺旋混料机或罐磨机中混合5～7小时，形成浆料；

(3)、将步骤(2)得到的浆料放入真空干燥箱中在100℃～110℃下干燥2h～4h；

(4)、将干燥后的浆料在惰性气体气氛下，在340℃～360℃下预烧2h，然后直接在惰性气体气氛中经1h～2h升温至700℃～800℃，恒温焙烧8h-11h，冷却至室温，充分研磨后备用；

上述的固相合成的一种金属离子钼掺杂的磷酸铁锂正极材料的制备方法，所述铁源为硫酸亚铁；锂源为碳酸锂；磷源为磷酸氢二铵。

上述的固相合成的一种金属离子钼掺杂的磷酸铁锂正极材料的制备方法，所述惰性气体为He、Ar、N₂中的一种或Ar与H₂的混合气。

上述的固相合成的一种金属离子钼掺杂的磷酸铁锂正极材料的制备方法，所述双螺旋混料机或罐磨机混合时间6h。

上述的固相合成的一种金属离子钼掺杂的磷酸铁锂正极材料的制备方法，所述混合料真空干燥箱中干燥温度为105℃，干燥时间3h。

上述的固相合成的一种金属离子钼掺杂的磷酸铁锂正极材料的制备方法，所述预烧温度为350℃；经1.5h升至焙烧温度，所述焙烧温度为750℃并恒温焙烧10h。

本发明固相合成的一种金属离子钼掺杂的磷酸铁锂正极材料的优点是：参杂钼的磷酸铁锂做正极材料，大大提高了其优越的物理化学和电化学性能，平均粒径D₅₀在2-4μm之间，振实密度1.0-1.4g/cm³，比表面积0.5-0.7m²/g，其他杂质均小于5ppm。其初始容量在140-150mAh/g，电池测试：正极以重量比磷酸铁锂∶PVDF∶导电剂＝90∶5∶5混合涂成正极，金属锂片作负极，电解液1MliPF₆/EC∶DEC(1∶1)，常温下0.1C充放，500次循环后容量保持率在80％-90％。该方法简单，能耗低，效率高、反应时间不长，且全过程自动监控，原料易得，成本低。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明；

实施例1