[发明专利]多孔硅酸铁锂/碳锂离子电池正极复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于技术领域，特别涉及一种多孔硅酸铁锂/碳锂离子电池正极复合材料的制备方法。

背景技术

自上个世纪九十年代以来，锂离子电池的研究和应用得到了飞速的发展。由于其具有工作电压高、容量高、循环性能良好和安全性好等优点，应用领域越来越广泛。

目前的锂离子电池主要由正负极材料、电解液、隔膜和包装壳组成，其中正极材料是决定其性能的主要原材料之一，也是目前锂离子电池性能提高的瓶颈。而目前的正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、三元材料、磷酸铁锂等，钴酸锂由于钴元素的稀缺价格比较高，另外其安全性能较差，锰酸锂材料的循环性能相对较差，三元材料与磷酸铁锂材料存在其倍率放电能力差，导致功率密度小，这些材料目前都不能完全满足市场对车用动力锂离子电池的需求。所以寻找新的正极材料是目前的研究方向之一，而硅酸锂材料以其与磷酸铁锂相似的结构被发现后成为研究正极材料的热点。目前该材料的主要研制方法有固相法、水热法、溶胶凝胶法等，对其改性措施主要集中在细化晶粒、形貌的控制、包覆及掺杂等。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种多孔硅酸铁锂/碳锂离子电池正极复合材料的制备方法，解决了上述材料的电导率和锂离子迁移率的问题，同时，本发明工艺简单易行，适宜于工业化生产。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种多孔硅酸铁锂/碳锂离子电池正极复合材料的制备方法，包括如下步骤：

1）将锂源化合物、二价铁源化合物和硅源化合物混合后，加入双模板导向剂和碳源化合物，搅拌后用盐酸调pH至3-4，然后超声分散，接着放入水热釜中在惰性气体环境下反应；

2）反应结束后，将产物用去离子水和无水乙醇洗涤，在真空干燥箱中干燥即得多孔硅酸铁锂/碳。

所述步骤1）中Li:Fe:Si摩尔比为(1.9-2.1):(0.95-1.05):1，双模板导向剂加入量为锂源、铁源和硅源三者总质量的30～150%，碳源化合物加入量为锂源、铁源和硅源三者总质量的1～30%，搅拌1～3h，超声分散10～60min，

在惰性气体环境下60～240℃反应4～48小时。

所述步骤2）中真空干燥参数为80～140℃干燥10～20小时。

所述锂源化合物为碳酸锂、氢氧化锂、草酸锂、醋酸锂、氯化锂、硝酸锂的一种或几种混合。

所述二价铁源化合物为硫酸亚铁、草酸亚铁、碳酸亚铁、氯化亚铁、乳酸亚铁、氧化亚铁、醋酸亚铁、碱式碳酸亚铁、乙二胺四乙酸亚铁、硝酸亚铁、二氟化亚铁、磷酸亚铁的一种或几种混合。

所述硅源化合物为氧化硅、正硅酸乙酯、苯基三氯硅烷、氮化硅、二甲基二氯硅烷、硅橡胶、二乙基二氯硅烷、二氯硅烷、二乙基氯硅烷、二氧化硅、氟硅菊酯、氟硅橡胶、氟硅酸铵、硅胶、硅烷交联聚丙烯、硅油、甲基苯基硅橡胶、甲基三乙氧基硅烷、甲基乙烯基硅橡胶、聚硅氧烷、氰硅橡胶、三氯甲硅烷、三乙基氯硅烷、四氟化硅、四氯化硅、一氧化硅、一乙基三氯硅烷、乙基二氯硅烷、正硅酸四乙酯、正硅酸四甲酯、硅酸、偏硅酸、四（1-甲基乙基）硅酸酯、六甲基二硅氮烷、七甲基二硅氮烷、三乙基甲硅烷、原硅酸、二硅酸、硅酸甲酯、正硅酸甲酯、四甲氧基硅烷中的任一种或几种混合。

所述双模板导向剂为聚乙烯醇-葡萄糖酸钠、聚乙二醇-葡萄糖酸钠、聚氧化乙烯-乙二胺四乙酸、聚苯乙烯磺酸钠-乙二胺四乙酸、聚氧乙烯壬基苯基醚-十六烷基三甲基氯化烷、十六烷基三甲基溴化铵-十八烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基溴化铵-曲拉通S-100的任一种或几种混合。

所述碳源为抗坏血酸、呋喃树脂、脲醛树脂、密胺树脂、酚醛树脂、环氧树脂、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲脂、聚四氟乙烯、聚丙烯腈、丁苯橡胶、纤维素、葡萄糖、煤沥青、石油沥青、聚丙烯、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、淀粉、面粉、地瓜粉、马铃薯粉、玉米粉、芋头粉、大米粉、碳粉、米糠粉、石墨粉、乙炔黑、炭黑、蔗糖、柠檬酸、糠醛树脂、聚对苯、苯萘二元共聚物、苯蒽二元共聚物、苯菲二元共聚物、苯萘三元共聚物、苯萘恩三元共聚物中的任一种或两种以上任意摩尔比混合物。

所述碳源为热解后可分解为导电性碳类物质的有机化合物。