[发明专利]一种LiFePO4/C纳米复合材料的离子交换辅助制备方法

摘要

一种LiFePO4/C纳米复合材料的离子交换辅助制备方法，属于电化学储能材料技术领域。首先，将无机铁源和含适量苯胺(非必需)的磷源水溶液在室温下缓慢滴加混合得到非晶FePO4·xH2O或FePO4·xH2O/PANI(聚苯胺)纳米复合材料；其次，将上述材料分散至非水锂盐体系中进行低温H+/Li+离子交换转化为含锂中间体；最后，将含锂中间体与碳源均匀混合经过高温碳热还原处理进一步转化为LiFePO4/C纳米复合材料。所得纳米复合材料赋有理想的物理结构特性，即活性LiFePO4结晶性高、晶粒尺寸小，且表面均匀包覆一层(N掺杂，氮掺杂需要加入苯胺单体来实现)半石墨化导电薄碳，因此具有优异的电化学储锂性能，在便携式电子产品、大型储能电站及车用动力电池等方面有着潜在的应用前景。

主权项

一种LiFePO4/C纳米复合材料的离子交换辅助制备方法，其步骤如下：(1)将可溶性无机铁源溶于去离子水，充分搅拌均匀，标记为溶液A；将可溶性无机磷源和非必需的苯胺溶于去离子水，充分搅拌均匀，标记为溶液B；(2)在溶液B处于搅拌状态下，将溶液A缓慢加入，并在室温下搅拌老化；反应结束后，将沉淀产物依次进行抽滤、去离子水洗涤、干燥处理即得非晶FePO4·xH2O或FePO4·xH2O/PANI粉末前驱体；(3)将步骤(2)得到的粉末前驱体均匀分散至锂盐醇溶液中进行锂化处理；反应结束后，将沉淀产物进行抽滤、乙醇洗涤、干燥处理即得Li‑Fe(III)PO4或Li‑Fe(III)PO4/PANI锂化中间体；(4)将步骤(3)得到的锂化中间体与有机碳源均匀混合，在保护气氛下高温煅烧即得本发明所述的LiFePO4/C纳米复合材料。其中，可溶性无机铁源、无机磷源及苯胺ANI三组分之间的摩尔比为Fe：P：ANI＝1：0.25～3.0：0～2.0；前驱体FePO4·xH2O或FePO4·xH2O/PANI中FePO4·xH2O与锂盐中锂离子之间的摩尔比为0.05～1.0：1；锂化中间体Li‑Fe(III)PO4或Li‑Fe(III)PO4/PANI与有机碳源的质量比为0.5～50：1。