[发明专利]Li2

说明书

本发明提供一种Li₂FeSiO₄@介孔碳锂离子电池正极材料及其制备方法，所述的制备方法包括以下步骤：步骤1、将一定量的酚、一水乙醛酸和表面活性剂溶于乙醇中；步骤2、按锂、铁、硅元素的摩尔比为1:1:2的比例，依次加入原料搅拌溶解；步骤3、所得混合物转移到培养皿内，在通风橱内室温蒸发溶剂后，烘干得到干凝胶；步骤4、将、干凝胶在惰性气氛或者还原气氛下升到600‑800℃，保温2‑4h。本发明的制备过程为液相混合，使得所得复合物中Li₂FeSiO₄纯度较高，达到为纳米级，在碳基体中均匀分散，优化电化学性能。由于加入了表面活性剂，所得碳基体为介孔结构，利于电解液的充分浸润，增加电极‑电解液的接触面积，加速离子和电子的扩散和转移，利于其电化学储锂性能的提高。

技术领域

本发明涉及锂电池正极材料技术领域，具体而言涉及一种Li₂FeSiO₄@介孔碳锂离子电池正极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池由于具有高的能量密度、功率密度、长的循环寿命等优点，其应用领域已经从便携电子设备逐渐拓展到电动汽车和电网存储领域。不过，要实现锂离子电池在电动汽车和电网存储方面更大规模的应用，其能量和功率密度还有待进一步提高。正极材料是发展下一代高能量密度锂离子电池的瓶颈。探索新型正极材料或对现有正极材料进行改性是提高锂离子电池能量密度的关键。

自从2005年Armand等人首次报道了Li₂FeSiO₄以来，Li₂FeSiO₄由于存在2个锂离子脱嵌的可能性，从而其理论容量接近330mAh g^-1，理论能量密度在1000Wh kg^-1以上，是极具潜力的动力电池用锂离子电池正极材料，近年来吸引了研究者们的广泛关注。

Li₂FeSiO₄除了理论容量高和安全性好以外，硅在地壳中储量丰富且分布广泛，其在成本方面具有潜在的商业优势。然而Li₂FeSiO₄的本征离子和电子导电性远远低于商业的正极材料，为了促进离子和电子传输，人们采取了各种措施，包括微纳米化、离子掺杂以及导电材料包覆等。与碳复合是Li₂FeSiO₄材料最常用的改性方法。

现有技术中，目前可见的文献报道的Li₂FeSiO₄/C复合物的典型制备方法有原位模板法、高温固相合成法、溶胶凝胶法和水热法等。在《Hierarchical porous Li₂FeSiO₄/Ccomposite with 2Li storage capacity and long cycle stability for advanced Li-ion batteries》(作者：H.X.Yang) 中分别以硝酸锂，硝酸铁和正硅酸乙酯为锂源、铁源和硅源，甲阶酚醛树脂为碳源，在表面活性剂F127的向导下，通过原位模板法合成了Li₂FeSiO₄/C复合物。该方法的缺点是复合物中 Li₂FeSiO₄分散性差，其中Li₂FeSiO₄粒径的只能达到微米级，团聚现象严重。