[发明专利]一种锂离子电池正极材料磷酸亚铁锂@碳纤维的制备方法

说明书

本发明涉及电化学电源材料制备技术领域，具体公开了一种锂离子电池正极材料磷酸亚铁锂@碳纤维的制备方法，采用氨三乙酸将三价铁还原成二价铁，同时氨三乙酸被氧化成碳纤维：将锂盐、铁盐、磷酸（盐）和氨三乙酸按摩尔比Li:Fe:P：N(CH₂COOH)₃=1.0~1.05:1:1:0.2~2的比例称取后充分混合，然后置于惰性气氛中高温焙烧，冷却后即得磷酸亚铁锂@碳纤维粉末。氨三乙酸用作还原剂，反应过程中被氧化成碳纤维，提高产物导电性能，减少了电化学团聚，支撑了材料的稳定，获得优良的电化学性能。本发明原料选择范围多、生产成本低、对反应物和产物不需任何处理，原料混合过程中无需惰性气体保护，无任何环境污染，易于在工业上实施。

技术领域

本发明涉及电化学电源材料制备技术领域，更具体涉及一种作为常用锂离子电池或者动力能源用锂离子电池正极材料，尤其涉及一种锂离子电池正极材料磷酸亚铁锂@碳纤维的制备方法。

背景技术

磷酸亚铁锂(LiFePO₄)因资源丰富，价格低廉，绿色环保，循环性能稳定，以及安全性好，成为锂离子动力电池正极材料的首选。其制备方法一般遵循两条路线：以二价铁为原料直接合成或者以三价铁为原料间接制备。二价铁(如草酸亚铁)不稳定，易于氧化，不利于存放。所以，以三价铁为原料，添加还原剂，通过氧化还原反应制备LiFePO₄，就成为工业上的主要方法。目前使用的还原剂主要有单质铁、CO(或H₂)还原气氛，以及聚合物(如聚乙二醇)等。遴选合适的还原剂是目前的一个研究热点。另一方面，导电率低限制了LiFePO₄在动力电池领域大规模的应用。改善方法之一是物理加碳或化学加碳。相比物理加碳方式，化学加碳可以得到混合均匀的LiFePO₄@C。如《一种锂离子电池正极材料LiFePO₄/C的制备方法》(CN1964106)，以锂盐，FePO₄·4H₂O和聚乙二醇为原料，混合均匀后于惰性气体保护下烧结制成LiFePO₄/C。这一方法得到无定形碳，导电率提高有限。《一种LiFePO₄@C/MXene复合材料的制备方法》(CN112490426A)，利用柠檬酸和乙二醇经高温处理进行碳包覆，最后通过静电自组装的方法实现碳包覆的磷酸铁锂和MXene的复合，经冷冻干燥得到LiFePO₄@C/MXene复合材料，然而，该工艺过于复杂，难以大规模生产。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供一种锂离子电池正极材料磷酸亚铁锂@碳纤维的制备方法。

本发明的制备方法是：将锂盐、铁盐，磷酸(盐)和氨三乙酸充分混合后，置于惰性气氛中高温加热反应一段时间，然后自然冷却，制得磷酸亚铁锂@碳纤维。

上述的制备方法中：

作为优选，Li，Fe和P的摩尔比为1～1.05：1：1。

作为优选，所述氨三乙酸N(CH₂COOH)₃为粉末。

作为优选，所述锂盐为LiOH·H₂O，Li₂CO₃，CH₃COOLi·2H₂O和Li₃PO₄。

作为优选，所述铁盐为FePO₄·XH₂O(X＝1～4)，Fe(NO₃)₃·9H₂O，Fe₂O₃或Fe₃O₄。