[发明专利]一种电极材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电极材料及其制备工艺，特别涉及一种添加稀土和锰元素的正极材料及其制备方法，属于电池电极材料领域。

背景技术

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，LiCoO₂ 结构比较稳定，电化学性能优异，是目前已商品化比较成熟的正极材料，但是这种材料的抗过充电性能差，在较高的充电电压比容量迅速下降；LiFePO₄属于较新的正极材料，其安全性高、成本较低，是优秀的正极材料。但存在室温电导率低，其大电流充放电性能还有待进一步的改进，因此，开发复合正极材料成了锂离子电池正极材料的研究方向之一。

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，且能够提高LiFePO₄的导电率；掺杂锰离子能提高LiFePO₄大电流放电性能。本发明通过高温固相法反应制备一种复合锂离子电池复合正极材料，弥补LiFePO₄的不足，提高LiFePO₄的导电及充放电性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种复合锂离子电池复合正极材料及其制备工艺。该制备工艺包括如下步骤：

⑴取适量化学纯的FeC₂O₄・2H₂O 、Li₂CO₃、NH₄H₂PO₄、金属Mn粉末和金属La粉末作为原料，按照Li_1-x La _x Fe_1-y Mn_yPO₄（0.01≤x≤0.1, 0. 1≤y≤0.3）的原子配比配好原料；

⑵将配好的原料进行初步混合后进行球磨；

⑶在氮气的保护下，将球磨的混合物升高温度至300℃，恒温5小时以上；

⑷继续将上述混合物升高温度至600℃，再恒温10小时以上；

⑸反应完成后随炉冷却，收集粉末即得产品。

优先地，在步骤⑴中，按照Li_0.97La_0.03Fe_0.85Mn_0.15PO₄的原子比例配料。

优先地，在步骤⑵中，球磨过程中用氩气进行保护。

优先地，在步骤⑵中，球磨速度设置200-300 转/分钟。

优先地，在步骤⑵中，球磨时间为10-12小时。

优先地，在步骤⑶中，300℃恒温时间控制在6-7小时。

优先地，在步骤⑷中，600℃恒温时间控制在20-22小时。

本发明具有下列优点和特性：

⑴制备的电极材料导电率高，充放电性能好；

⑵制备工艺简单，流程短；

⑶条件控制简单，易于实现工业化。

实施例一：

以化学纯的FeC₂O₄・2H₂O 、Li₂CO₃、NH₄H₂PO₄、金属Mn粉末和金属La粉末作为原料，按照Li_0.97La_0.03Fe_0.85Mn_0.15PO₄的原子配比配料5g的混合物，将配好的混合物原料进行初步混合后一起倒入球磨罐中，再往球磨罐中添加适量研磨钢球，然后盖上球磨罐盖子并拧紧螺丝，再用抽气机进行抽真空操作，抽至罐内气压低于0.1个大气压后停止操作，然后再往球磨罐充入适量氩气作为保护气体，再将其放入行星式球磨机中进行球磨，球磨转速的速度设置为200转/分钟，球磨12h后，取下球磨罐静置一段时间后，放出球磨罐中气体减压后，打开球磨罐，将球磨罐中合金微粉取出，放入一容器中，在氮气的保护条件下进行高温加热至300℃，恒温6小时，然后升高温度至600℃，恒温20小时，最后随炉冷却，收集粉末即得产品。