[发明专利]一种LiFePO4/C正极材料制备方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池正极材料制备领域。

背景技术

由于日益加剧的能源危机和环境污染，使得锂离子动力电池在混合动力汽车、纯电动汽车领域里的应用越来越受到人们的关注。正极材料是限制锂离子动力电池发展的关键因素，它将直接影响到电池的能量密度特性、比功率特性、温度特性以及安全特性。传统的锂离子电池正极材料LiCoO₄因存在安全性较差、价格高昂等缺点而限制了其在动力电池中的大规模使用。磷酸铁锂具有理论容量高(170mAh·g^-1)、工作电压高(3.4v)、循环性能优良、原材料来源广泛、环境友好、热稳定性好及安全性能突出等优点，已成为材料界的研究热点，在各种可移动电源领域，特别是在动力电池领域有着极大的应用前景。但LiFePO₄自身结构导致的电导率低以及锂离子扩散速率低两大缺点阻碍了其实用化进程。为解决上述问题，碳包覆、金属离子或粒子掺杂以及纳米化等工艺已被广泛应用于LiFePO₄改性研究。其中，碳包覆工艺是研究较多、廉价有效、较易产业化的方法，但不同碳源对LiFePO₄的电化学性能影响较大。目前，常用的碳源主要有无机碳源(如炭黑、乙炔黑和碳纳米管、碳纳米纤维等)和有机碳源(如蔗糖、葡萄糖、聚丙烯、聚乙二醇等)。Xul71等以柠檬酸为碳源制备LiFePO₄时发现，杂质相Fe₂P极易生成，虽然Fe₂P的存在对于材料的倍率性能有一定的改善效果，但由于Fe₂P自身不具有电化学储锂活性而导致材料的可逆容量较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种倍率性能优异且不含Fe₂P的LiFePO₄/C正极材料制备方法。

本发明通过以下技术方案予以实现：一种LiFePO₄/C正极材料制备方法，按Li：Fe：P摩尔比1.02：l：l准确称取Li₂CO₃、FeC₂O₄·2H₂O和NH₄H₂PO₄，在上述原料中加入柠檬酸，以无水乙醇为介质，在行星球磨机上以400r·min^-1的转速球磨6h后烘干(60℃)得到前驱体，将前驱体在氮气气氛保护下于350℃先预烧5h后，再直接升至700℃保温18h，随炉冷却，研磨、过筛后得到LiFePO₄/C正极材料。

本发明具有如下有益效果：

本发明制备的LiFePO₄/C正极材料10C循环时，首次和第50次放电比容量分别为110.9mAh·g^-1和108.8mAh·g^-1，容量保持率为98.1％；20C下，样品循环50次后其放电比容量仍高达78.4mAh·g^-1，容量保持率为92.7％，其倍率性能优良，具有良好应用前景。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。

具体实施例：本发明所述正极材料制备过程：按Li：Fe：P摩尔比1.02：l：l准确称取Li₂CO₃、FeC₂O₄·2H₂O和NH₄H₂PO₄，在上述原料中加入柠檬酸，以无水乙醇为介质，在行星球磨机上以400r·min^-1的转速球磨6h后烘干(60℃)得到前驱体，将前驱体在氮气气氛保护下于350℃先预烧5h后，再直接升至700℃保温18h，随炉冷却，研磨、过筛后得到LiFePO4/C正极材料。