[发明专利]一种蓄电池正极材料

说明书

技术领域

本发明涉及化学领域，具体地涉及蓄电池，尤其是一种蓄电池正极材料。

背景技术

随着数码产品如手机、笔记本电脑等产品的广泛使用，锂离子电池以优异的性能在这类产品中得到广泛应用，并在逐步向其他产品应用领域发展。1992年Sony成功开发锂离子电池。它的实用化，使人们的行动电话、笔记本、计算器等携带型电子设备重量和体积大大减小。索尼公司发明的以炭材料为负极，以含锂的化合物作正极的锂电池，在充放电过程中，没有金属锂存在，只有锂离子，这就是锂离子电池。当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。同样，当对电池进行放电时（即我们使用电池的过程），嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又运动回正极。回正极的锂离子越多，放电容量越高。我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。在Li-ion的充放电过程中，锂离子处于从正极→负极→正极的运动状态。

在正极材料中，LiCoO₂是唯一大规模产业化生产的锂离子电池正极材料，但LiCoO2价格高，含有战略性元素Co，不但比容量低，而且污染大，安全性能差。LiFePO4原材料丰富、结构稳定、是一种环境友好型的电池正极材料。但是其也有缺点，如：电导率低，能量密度低；低温性能差等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种蓄电池正极材料，以解决现有技术中存在的上述问题。

本发明提供的技术方案如下：

一种蓄电池正极材料，其特征在于：其通式为LiFe_1-15xYxPO₄。其中，x大于0，且小于等于0.03。

一种蓄电池正极材料的制备方法，包括如下步骤：

1）将锂源、铁源和磷源按一定比例混合，再加入一定量的碳源，其中锂源、铁源和磷源中锂元素、铁元素和磷元素的摩尔比为1∶1～1.2x∶1；碳源的加入量为以上三种物质总量的10-20%；

2）将元素钇掺入到混合粉料中，其中掺入的钇元素来自氧化钇，摩尔质量为（30～100x）；使用湿法处理所述混合粉料获得湿料，并使所述湿料的pH值和粒径达到一定要求，利用有机酸将所述湿料的pH值调节到7.5～10.5，湿料的平均中值粒径为3～10μm；

3）将所述湿料烘干、烧结、粉碎，得到目标产品。

其中，所述的锂源包括醋酸锂、硝酸锂、氢氧化锂、氧化锂、过氧化锂、卤化锂中的至少一种。

其中，所述的铁源包括硝酸铁、氯化铁、醋酸铁中的至少一种。

其中，所述的磷源包括五氧化二磷、磷酸、硫酸铵、硫酸氢二铵、磷酸二氢铵中的至少一种。

其中，所述的碳源包括合成糊精、淀粉、纤维素、葡萄糖、蔗糖中的至少一种。

其中，步骤2）使用离子注入机将杂元素钇掺入到混合粉料中。

其中，步骤3）烘干温度不超过110℃，并将烘干的粉料在氮气气氛下烧结，烧结采为2个时间段，第一时间段用1～2小时从室温升到400～550℃，恒温3～6小时；第二段用2～3小时升温到750～900℃，再恒温2～4小时，然后降到室温。再将烧结得到的颗粒料粉碎分级，过筛后得到目标产品。LiFe_1-15xYxPO₄。

由上述描述可知，本发明提供了一种蓄电池正极材料。LiFe_1-15xYxPO₄，0<X≤0.03，通过采用湿法与高温烧结的方式，原材料混合均匀，成品匀一性好；在掺杂方式上，使用了具有更易控、更高效的离子注入机的方式，这种方式既节约成本又易于控制；采用一次性分段烧结的方式，制备方法工艺简单，容易控制和操作，适用于工业化生产；将钇元素部分替代铁元素，得到电化学性能更优异的磷酸铁锂材料，改善电导率和大倍率放电性能，同时也提高了电导率和低温性能。

具体实施方式

实施例1

1）将锂源，铁源和磷源按按摩尔比为1∶1∶1混合，再加入20%摩尔量的碳源，

2）使用离子注入机将杂元素钇掺入到混合粉料中，其中掺入的钇元素来自氧化钇，；使用湿法处理所述混合粉料获得湿料，利用有机酸将所述湿料的pH值调节到9.5，湿料的平均中值粒径为3～10μm；

3）将所述湿料烘干，其中烘干温度不超过110℃，并将烘干的粉料在氮气气氛下烧结，烧结采为2个时间段，第一时间段用2小时从室温升到500℃，恒温4小时；第二段用2小时升温到800℃，再恒温3小时，然后降到室温。再将烧结得到的颗粒料粉碎分级，过筛后得到目标产品。LiFe1-15xYxPO4，钇掺杂在铁位。