[发明专利]一种金属掺杂包碳磷酸铁锂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于磷酸铁锂电池领域，尤其涉及一种金属掺杂包碳磷酸铁锂及其制备方法。

技术背景

在社会高速发展的今天，汽车的使用是必然的，而燃煤这条路走不通，燃料电池使用氢气发电也行不通，从能源角度来讲只能走电动车这条路，而动力电池是电动汽车的核心设备，从而锂离子电池的发展成为必然，磷酸铁锂电池与其他的锂离子电池材料相比具有较好的安全性，但此材料也具有自身存在的一些缺点，主要表现在材料的低温性能比较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属掺杂包碳磷酸铁锂及其制备方法，该方法得到的金属掺杂包碳磷酸铁锂能够有效地解决该材料制备电池所产生的低温性能较差的问题。

一种金属掺杂包碳磷酸铁锂的化学表达式为：LiFe_1-x-yNb_xRu_yPO₄/C；其中，0<x≤0.02，0<y≤0.02。

一种该金属掺杂包碳磷酸铁锂的制备方法，包括以下步骤：

1）按磷:铁:铌:钌=1:（1-x-y）:x:y的摩尔比分别称取Li₃PO₄、Fe₂O₃、Nb₂O₅和RuO₂，然后混合，得粉料；其中，0<x≤0.02，0<y≤0.02；

2）将粉料加入丙酮中并置于球磨机中研磨均匀，得到研磨浆料；将研磨浆料干燥，然后向得到的粉体中加入柠檬酸的饱和水溶液，得到流变相的前躯体；其中，所加入的柠檬酸的饱和水溶液中柠檬酸所含的碳与粉体中Li₃PO₄所含的磷的摩尔比为1:1；

3）在惰性气体的保护下，将流变相的前躯体升温至300℃恒温焙烧5-8h，然后随炉降温后取出研磨均匀；将研磨得到的研磨粉体压成块状体，块状体在惰性气体的保护下于600℃恒温焙烧15-24h，然后随炉降温至室温，即得金属掺杂包碳磷酸铁锂。

所述的步骤2）中丙酮的体积是粉料体积的2倍。

所述的步骤2）球磨机的转速为500-800rpm/min，旋转时间为3-6h。

所述的步骤2）研磨浆料是采用烘箱干燥的，干燥温度为100℃。

所述的步骤3）中的惰性气体为氮气。

所述的步骤3）中流变相的前驱体是以4℃/min的速率升温至300℃的。

所述的步骤3）中研磨粉体是在300MPa压力下压制成块状体的。

所述的步骤3）中的块状体为圆柱状。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明通过在磷酸铁锂中掺杂Nb和Ru，制备的金属掺杂包碳磷酸铁锂粒径较小，在大电流且0℃下此材料制作电池的放电比容量较大，能够有效地解决此材料制备电池低温性能较差的问题，

附图说明

图1为本发明制备的金属掺杂包碳磷酸铁锂的SEM照片；其中，a为实施例1制得的金属掺杂包碳磷酸铁锂的SEM照片，b为实施例2制得的金属掺杂包碳磷酸铁锂的SEM照片，c为实施例3制得的金属掺杂包碳磷酸铁锂的SEM照片，d为实施例4制得的金属掺杂包碳磷酸铁锂的SEM照片；

图2为本发明实施例1-4制备的金属掺杂包碳磷酸铁锂在0℃，3C下的首次充放电曲线。

具体实施方式

实施例1：

本实施例金属掺杂包碳磷酸铁锂的化学表达式如下：

LiFe_0.98Nb_0.01Ru_0.01PO₄/C。

本实施例金属掺杂包碳磷酸铁锂的制备方法包括以下步骤：

1）按磷:铁:铌:钌=1:0.98:0.01:0.01的摩尔比分别称取Li₃PO₄、Fe₂O₃、Nb₂O₅和RuO₂，然后混合，得粉料；