[发明专利]一种掺杂镧、铽的磷酸铁锂电极材料在审
申请号: | 201611149328.5 | 申请日: | 2016-12-14 |
公开(公告)号: | CN108232190A | 公开(公告)日: | 2018-06-29 |
发明(设计)人: | 莫安琪 | 申请(专利权)人: | 莫安琪 |
主分类号: | H01M4/58 | 分类号: | H01M4/58;H01M4/139;C01B25/45 |
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地址: | 542899 广西壮*** | 国省代码: | 广西;45 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 磷酸铁锂 电极材料 掺杂 制备 磷酸铁锂复合材料 电极材料粉末 电极材料制备 高温烧结工艺 球磨工艺 导电率 稀土镧 电率 微粉 应用 | ||
本发明提供一种掺杂镧、铽的磷酸铁锂电极材料。该电极材料制备方法是用球磨工艺将Li2CO3、FeC2O4・2H2O 、Li2CO3、NH4H2PO4、镧(La)和铽(Tb)磨成微粉,再通过高温烧结工艺制备磷酸铁锂复合材料,磷酸铁锂掺杂稀土镧(La)和铽(Tb)原子,并代替了Li的位置,提高磷酸铁锂电极材料的导电率,制备的电极材料粉末电率高,容量大且工艺简单,具有良好的应用前景。
技术领域
本发明涉及一种锂离子电极材料及其制备方法,特别涉及一种掺杂稀土元素的锂离子复合电极材料及其制备方法,属于电池领域。
背景技术
在自然界中,锂元素是最轻的金属,标准电极电位最负,为-3.045 V,锂元素的这些特点决定了它是一种具有很高比能量的材料,随着便携式电子器件的普遍应用,锂电池被广泛的应用在电子仪表、数码和家电产品上。
目前常见的锂离子电池正极材料主要有层状结构的钴酸锂和橄榄石结构的磷酸铁锂等,其中磷酸铁锂材料属于较新的锂离子电池正极材料,其安全性高、成本较低,但存在室温电导率低,放电电压低(3.4V),实际容量只有 114mA·h/g等缺点,都制约了自身的进一步应用。材料的选择是影响锂离子电池性能的第一要素,从材料角度来看,LiFePO4具有稍微扭曲的六方密堆积排列结构,属于正交晶系,空间群为 Pnma。在锂原子所在的 a-c平面中,包含有 PO4四面体,这就限制了锂离子的移动空间,因此它的电导率比其它的层状化合物低。
有文献指出,稀土元素能够代替了Li的位置,很好的融入到橄榄石结构中,且能够改提高LiFePO4的导电率。本发明通过球磨工艺、高温固相法掺杂稀土镧(La)和铽(Tb)
,制备一种磷酸铁锂复合电极材料。
发明内容
本发明的目的是提供一种掺杂镧(La)和铽(Tb)的磷酸铁锂复合电极材料及其制备方法。该制备方法包括如下步骤:
⑴取适量化学纯的Li2CO3、FeC2O4・2H2O 、Li2CO3、NH4H2PO4、镧(La)和铽(Tb)粉末作为原料,按照Li1-(x+y)Fe La x Tb yPO4(0.01≤x+y≤0.1)的原子比例配料;
⑵取一球磨罐,将配好的原料的混合物和适量比例的蔗糖倒入罐中,再投入一定质量比例的钢球,在汽油的保护下,用行星式球磨机进行球磨;
⑶球磨一段时间后,把球磨后的合金微粉晾干;
⑷将晾干的粉末在隔绝氧气的条件下高温煅烧,煅烧后即得一种复合离子电极材料。
优先地,在步骤⑵中,蔗糖与原料的添加比例为0.2-0.3,球料比为15-20。
优先地,在步骤⑵中,行星式球磨机速度控制200-350 r/min运行。
优先地,在步骤⑵中,用行星式球磨机进行球磨的时间为20-40h。
优先地,在步骤⑷中,高温煅烧温度为700-900℃,煅烧时间为20-30h。
本发明具有下列优点和特性:
⑴制备的电极材料粉末电率高,容量大;
⑵重现性好,条件容易控制;
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