[发明专利]一种锂电池正极材料Li

说明书

本发明公开了一种锂电池正极材料Li₂FeSiO₄及其制备方法，涉及锂电池技术领域。本发明方法包括：按化学计量比将锂盐、铁盐及第三种原料混合得到第一混合物；第三种原料为正硅酸乙酯或二氧化硅；第一混合物在空气中并且温度为300℃‑500℃的条件下预烧2h‑10h后，粉碎过筛再混合得到第二混合物；第二混合物在真空、惰性气体或还原气体中并且温度为700℃‑1200℃的条件下烧结2h‑24h得到第一产物；第一产物在真空或惰性气体且温度为300℃‑600℃的条件下保温2h‑72h后的第二产物即为锂电池正极材料Li₂FeSiO₄。本发明方法制备的Li₂FeSiO₄的导电性和电池容量性能均较好。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种锂电池正极材料Li₂FeSiO₄及其制备方法。

背景技术

Li₂FeSiO₄较LiFePO₄是最近几年被发现的新型正极材料，它的研究是源于研究Li–Fe–Si–O与磷酸铁锂具有相同的晶格稳定性效应，而这种效应是由稳定的的Si–O键带来的。Li₂FeSiO₄是一种新型锂电池正极材料，理论容量332mAh/g，远超现有商用电池的正极材料。

目前合成Li₂FeSiO₄主要有：固相法、溶胶凝胶法。固相法合成Li2FeSiO4是用亚铁的盐和Li₂SiO₃按化学比例混合在保护气下高温烧结而成，虽然方法简单，但该方法有着共同的缺点就是合成后的材料晶粒大，分布不均匀。溶胶凝胶法是合成Li₂FeSiO₄是用柠檬酸铁和硝酸铁按化学比例混合在保护气氛下高温烧结形成溶胶，然后再加入一定比例的氢氧化锂和二氧化硅混合在保护气氛和水热条件下加热保温得到最后的干凝胶，最后研磨而成。该方法的优点在于得到的材料颗粒均匀性良好，但缺点就是工艺复杂不易控制。

Li₂FeSiO₄导电性能差导致实际容量不佳，主要原因是合成过程中容易产生杂质和纯相结构中本征反占位缺陷的形成能低，容易产生占据Li位的反占位缺陷，并阻碍锂离子迁移。由于本征反占位缺陷的平衡浓度受到温度控制，低温合成的Li₂FeSiO₄结构中浓度低，但是大量实验发现低温合成过程中杂质相Li₂SiO₃,Fe₃O₄,Fe₂O₃和Fe等非常容易生成，这些杂质的存在会造成整体导电性的降低；高温合成Li₂FeSiO₄能够避免以上杂质的产生，但是得到的Li₂FeSiO₄结构中反占位缺陷浓度又很高，同样引起导电性降低。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种锂电池正极材料Li₂FeSiO₄及其制备方法，主要目的是解决Li₂FeSiO₄材料导电性差的技术问题。

为达到上述目的，本发明主要提供了如下技术方案：

一方面，本发明提供了一种锂电池正极材料Li₂FeSiO₄的制备方法，该方法包括以下步骤：

按化学计量比，将锂盐、铁盐及第三种原料混合，得到第一混合物；其中，所述第三种原料为正硅酸乙酯或二氧化硅；

所述第一混合物在空气中并且温度为300℃-500℃的条件下预烧0.5h-10h后，粉碎过筛再混合，得到第二混合物；