[发明专利]一种Li2‑2xFexTiO3/Li3PO4共轭包覆磷酸亚铁锂材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料技术领域，具体涉及一种Li_2-2xFe_xTiO₃/Li₃PO₄共轭包覆磷酸亚铁锂材料及其制备方法和应用。

背景技术

锂离子电池是一种新型的绿色化学电源，与传统的镍铬电池、镍氢电池相比具有电压高、寿命长、体积小、自放电率低、容量和能量密度大等优点。但是由于磷酸亚铁锂没有连续的[FeO₆]共边八面体网络，故不能形成电子导电。同时由于八面体之间的[PO₄]四面体限制了晶格体积的变化，从而使得锂离子脱嵌和电子的扩散受到影响，造成LiFePO₄正极材料极低的电子导电率和离子扩散率。因此，如何提高LiFePO₄的导电性能和充放电倍率性能是该材料改性的重要目的之一。

相关的研究有：2011年张冬云等人为了研究碳包覆对LiFePO₄结构的影响，以柠檬酸为碳源，采用机械活化-高温固相法，合成了不同碳包覆量的LiFePO₄/C复合正极材料。同年，杨柳等人在碳包覆中采用不同的碳源和不同的碳包覆方法对LiFePO₄进行改性研究。参考文献为：张冬云，张培新，林木崇，刘琨，袁秋华，等.碳包覆LiFePO₄的结构与性能研究.无机材料学报，2011(3)：26；杨柳，何岗，洪建和，何明中.LiFePO₄/C复合材料制备过程中碳源及碳包覆方法的研究进展.材料导报，2011(10)：25。但是目前正极材料的制备方法，材料的离子导电性及电化学性能不能满足要求，其表面包覆不均匀、可控性差。

发明内容

本发明方法目的是提供一种Li_2-2xFe_xTiO₃/Li₃PO₄共轭包覆磷酸亚铁锂材料及其制备方法和应用，旨在提高电极材料的离子导电性，从而使电极材料 在高倍率下的电化学性能得到显著提高。该方法是在锂离子电池正极材料的表面共轭生长Li_2-2xFe_xTiO₃(0≤x≤0.7)和Li₃PO₄进行改性，采用该方法共轭生长包覆的正极材料表面包覆均匀、方法成熟可靠。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种Li_2-2xFe_xTiO₃/Li₃PO₄共轭包覆磷酸亚铁锂材料，由Li_2-2xFe_xTiO₃和Li₃PO₄共轭生长包覆LiFePO₄，其中0≤x≤0.7。

作为本发明的进一步改进，由以下摩尔比的原料制备而成：

FeO：LiOH：LiFePO₄：TiO₂＝(0～0.7)：(1.00～2.25)：(0.6～2.6)：1。

作为本发明的进一步改进，材料主相为橄榄石型LiFePO₄。

一种Li_2-2xFe_xTiO₃/Li₃PO₄共轭包覆磷酸亚铁锂材料的制备方法，包括以下步骤：

1)按照摩尔比FeO：LiOH：LiFePO₄：TiO₂＝(0～0.7)：(1.00～2.25)：(0.6～2.6)：1，称取原料FeO、TiO₂、LiOH置于高压容器中，向其中加入蒸馏水使原料充分溶解，配制Li⁺浓度为0.50～3.0mol/L的混合浆料；

2)按摩尔比LiFePO₄：H₄N₂·H₂O＝(0.5～5)：1，称取水合肼加入步骤1的混合浆料中；

3)将步骤2中所得混合浆料进行超声处理，超声功率为100～200W，超声至浆料混合均匀呈墨色；