[发明专利]一种FeS

说明书

本发明公开了一种FeS₂复合正极材料的合成方法及电池，首先将有机酸亚铁盐、硫脲、PVP及螯合剂分散在溶剂中，经反应聚合后形成溶胶，进一步生成凝胶，经过热处理和研磨后制备出FeS₂粉末，然后加入质量百分比为0.1％～2％的金属粉末进行表面包覆，得到FeS₂复合正极材料。所述电池中包括通过该方法所合成的复合正极材料。本发明合成的复合正极材料具有纯度高、粒径小、离子扩散速度快、比容量高的特点，可有效控制所制得电池的开路电压低于1.83V；采用金属粉末包覆二硫化铁可以增强正极材料的电导率，提高倍率性能，同时可以减缓电解液对材料的侵蚀，延长电池的寿命，能够有效提高电池在大电流下的放电性能。

技术领域

本发明涉及锂一次电池正极材料技术领域，尤其涉及一种FeS₂复合正极材料的合成方法及电池。

背景技术

锂-二硫化铁电池是高能、轻量、环保的一次锂电池，其使用温度范围广，可在-40～60℃温度范围内使用，其中低温性能特别突出，能量密度高，电池正极材料二硫化铁的理论容量为890mAh/g，单只AA(5号)电池的容量高于3000 mAh，在重负载场合中使用时，性能是普通电池的4～10倍，目前主要用于数码产品、移动电话、无线设备、医疗器械、游戏机和电动玩具等电器中。

二硫化铁是一种稳定性极好的材料，以该材料为正极活性物质做成的锂一次电池搁置寿命长，在密封条件下可保存数十年以上。然而，现有技术中，采用二硫化铁作为正极材料的锂电池在放电时，存在着开路电压较高和放电性能低的问题，妨碍了其进一步工业化发展。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的是提供一种FeS₂复合正极材料的合成方法及电池，所合成的复合正极材料能够降低锂‐二硫化铁电池的开路电压，提升放电性能，采用该复合正极材料所组装得到的电池具有开路电压低、比容量高的特点。

为了实现本发明的目的，所采用的技术方案为：

一种FeS₂复合正极材料的合成方法，该复合正极材料由金属粉末包覆FeS₂粉末而成，其中，FeS₂粉末由溶胶-凝胶法制备，所述FeS₂粉末的质量百分比含量为98％～99.9％，所述金属粉末的质量百分比含量为0.1％～2％。

一种FeS₂复合正极材料的合成方法，其合成方法步骤如下：

(1)将有机酸亚铁盐化合物、硫脲和PVP溶于去离子水中形成混合溶液；

(2)将混合溶液于50～60℃水浴中恒温搅拌0.5～1h后，加入螯合剂和硫粉，不断搅拌，用氨水调节溶液PH为7～8，形成溶胶；

(3)形成溶胶后，将其升温至70～80℃，并搅拌2～3h，得到湿凝胶，将得到的湿凝胶于120～140℃真空条件下干燥6～10h，得到干凝胶；

(4)将得到的干凝胶置于管式炉中，在惰性气体气氛中于350～450℃的条件下恒温5～8h，冷却至室温后进行研磨，然后将粉末置于管式炉中在惰性气体气氛中于650～800℃的条件下恒温10～15h，研磨后得到FeS₂粉末；

(5)将质量百分比为98％～99.9％的FeS₂粉末与0.1％～2％的金属粉末均匀混合，将混合均匀的粉末置于管式炉中，在惰性气体气氛中高温处理3～5h，温度为300～750℃，冷却后得到FeS₂复合正极材料。

步骤(1)中，硫脲作为硫源，同时具有还原性，可防止Fe²⁺氧化为Fe³⁺。

作为本发明的进一步改进，步骤(1)中，所述有机酸亚铁盐化合物优选为草酸亚铁、醋酸亚铁或柠檬酸亚铁中的一种或多种。