锂离子电池正极材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种锂离子电池正极材料及其制备方法，锂离子电池正极材料的制备方法包括以下步骤：步骤S1、将铁源、磷源和锂源作为反应物溶解并混合均匀后装入压力容器中进行水热反应；步骤S2、待所述步骤S1完成反应后，在所述压力容器中再次加入所述步骤S1中的所述铁源、所述磷源和所述锂源进行二次水热反应；步骤S3、将所述步骤S2中的反应产物进行过滤洗涤、烘干和煅烧后得到目标产物。根据本发明专利技术实施例的锂离子电池正极材料的制备方法，采用二次水热法制备锂离子电池正极材料，该制备方法简单，易于控制，通过该制备方法制备的锂离子电池正极材料形成为拓扑结构，有利于提高活性位点数量，提高锂离子电池充/放电倍率。

【技术实现步骤摘要】
锂离子电池正极材料及其制备方法
本专利技术涉及锂离子电池
,更具体地，涉及一种锂离子电池正极材料和制备该锂离子电池正极材料的方法。
技术介绍
随着人类社会环境保护意识的不断进步，面临的资源枯竭问题日益突出，作为能源消耗大户的汽车也在大力发展节能技术、新能源技术，其中，混合动力技术成为重要的节能手段。非插电的混合动力汽车能实现电动和燃油动力的良好结合，整车质量增加少，被视为真正可以节油的技术，然而由于该方案对电池质量限制较大，亟需一种充放电倍率高的动力电池，以满足较小的电池重量的同时能在整车启动时大功率放电。目前常用的磷酸铁锂正极材料不能很好的满足这一需求。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种锂离子电池正极材料的制备方法本专利技术还提供一种利用该制备方法制备的锂离子电池正极材料。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：根据本专利技术第一方面实施例的锂离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：步骤S1、将铁源、磷源和锂源作为反应物溶解并混合均匀后装入压力容器中进行水热反应；步骤S2、待所述步骤S1完成反应后，在所述压力容器中再次加入所述步骤S1中的所述铁源、所述磷源和所述锂源进行二次水热反应；步骤S3、将所述步骤S2中的反应产物进行过滤洗涤、烘干和煅烧后得到目标产物。进一步地，所述铁源为硫酸亚铁、硝酸铁和氯化铁中一种。进一步地，所述磷源为磷酸、磷酸氢二铵和磷酸二氢铵中的一种。进一步地，所述锂源为氢氧化锂、氯化锂和硝酸锂中的一种。进一步地，所述步骤S1和步骤S2中的水热反应的温度为140℃-180℃。进一步地，所述步骤S1和步骤S2中的水热反应的压力为0.58MPa-0.65MPa。进一步地，所述步骤S1和步骤S2中的水热反应的时间为0.5h-3h。进一步地，所述步骤S3中煅烧的温度为300℃-600℃。进一步地，所述步骤S1和步骤S2中的水热反应在惰性气体保护氛围下进行。根据本专利技术第二方面实施例的锂离子电池正极材料，由上述实施例中所述锂离子电池正极材料的制备方法制备形成。本专利技术的上述技术方案的有益效果如下：根据本专利技术实施例的锂离子电池正极材料的制备方法，采用二次水热法制备锂离子电池正极材料，该制备方法简单，易于控制，通过该制备方法制备的锂离子电池正极材料形成为拓扑结构，既具有微米尺度的孔道，又具有纳米尺度的孔道，比表面积大，机械强度好，有利于提高锂离子电池正极材料的活性位点数量，加快其充/放电反应过程中的锂离子迁移速率，提高锂离子电池充/放电倍率。附图说明图1为本专利技术实施例的锂离子电池正极材料的制备方法的流程图；图2为本专利技术实施例的锂离子电池正极材料的不同放大倍率下的温升曲线图；图3为本专利技术实施例的锂离子电池正极材料的1.5C循环伏安荷电状态与电压的关系曲线图；图4为本专利技术实施例的锂离子电池正极材料的结构示意图。附图标记：锂离子电池正极材料100；微米孔道10；纳米孔道20具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例的附图，对本专利技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本专利技术的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。除非另作定义，本专利技术中使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本专利技术中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。下面首先结合附图具体描述根据本专利技术实施例的锂离子电池正极材料。如图1和图4所示，根据本专利技术实施例的锂离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：步骤S1、将铁源、磷源和锂源作为反应物溶解并混合均匀后装入压力容器中进行水热反应；步骤S2、待所述步骤S1完成反应后，在所述压力容器中再次加入所述步骤S1中的所述铁源、所述磷源和所述锂源进行二次水热反应；步骤S3、将所述步骤S2中的反应产物进行过滤洗涤、烘干和煅烧后得到目标产物。换句话说，根据本专利技术实施例的锂离子电池正极材料的制备方法，首先，可以将铁源、磷源和锂源作为反应物进行溶解，待反应物溶解并混合均匀后可以装入压力容器中进行水热反应。然后，待上述第一次水热反应完成后，可以在压力容器中再次加入与第一次水热反应相同的铁源、磷源和锂源作为反应物进行二次水热反应。最后，可以将二次水热反应中得到的反应产物进行过滤洗涤、烘干和煅烧，就可以得到目标产物。该目标产物为磷酸铁锂，磷酸铁锂可以作为一种性能非常优异的锂离子电池正极材料。通过上述二次水热法制备的锂离子电池正极材料100具有拓扑结构，该锂离子电池正极材料100可以由1nm-100nm尺度的磷酸铁锂颗粒聚集形成的1μm-100μm尺度的微球，可以使其既具有微米尺度的微米孔道10，又具有纳米尺度的纳米孔道20，增大锂离子电池正极材料100的比表面积和机械强度，有利于提高锂离子电池正极材料100的活性位点数量，加快其充/放电反应过程中的锂离子迁移速率，提高锂离子电池充/放电倍率。如图4所示，根据本专利技术实施例制备的具有拓扑结构的锂离子电池正极材料100，其在S2过程中可以形成具有纳米级孔洞结构的小颗粒聚集体，在S3过程中可以由小颗粒聚集体凝结为具有微米级孔洞结构的拓扑聚集体结构，使其既具有微米尺度的微米孔道10，又具有纳米尺度的纳米孔道20，增大锂离子电池正极材料100的比表面积和机械强度，有利于提高锂离子电池正极材料100的活性位点数量，加快其充/放电反应过程中的锂离子迁移速率，提高锂离子电池充/放电倍率。由此，根据本专利技术实施例的锂离子电池正极材料的制备方法，采用二次水热法制备锂离子电池正极材料100，该制备方法简单，易于控制，通过该制备方法制备的锂离子电池正极材料100可以形成为拓扑结构，既具有微米尺度的微米孔道10，又具有纳米尺度的纳米孔道20，比表面积大，机械强度好，有利于提高锂离子电池正极材料100的活性位点数量，加快其充/放电反应过程中的锂离子迁移速率，提高锂离子电池充/放电倍率。根据本专利技术的一个实施例，铁源为硫酸亚铁、硝酸铁和氯化铁中一种。磷源为磷酸、磷酸氢二铵和磷酸二氢铵中的一种。锂源为氢氧化锂、氯化锂和硝酸锂中的一种。也就是说，铁源可以为硫酸亚铁、硝酸铁和氯化铁中一种，可以优选硫酸亚铁。磷源可以为磷酸、磷酸氢二铵和磷酸二氢铵中的一种，可以优选磷酸。锂源可以为氢氧化锂、氯化锂和硝酸锂中的一种，可以优选氢氧化锂。通过以硫酸亚铁、磷酸和氢氧化锂作为反应物进行二次水热反应制备的磷酸铁锂作为锂离子电池正极材料100可以形成为拓扑结构，既具有微米尺度的微米孔道10，又具有纳米尺度的纳米孔道20，比表面积大，机械强度好，有利于提高锂离子电池正极材料100的活性位点数量，加快其充/放电反应过程中的锂离子迁移速率，提高锂离子电池充/放电倍率。在本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1、将铁源、磷源和锂源作为反应物溶解并混合均匀后装入压力容器中进行水热反应；步骤S2、待所述步骤S1完成反应后，在所述压力容器中再次加入所述步骤S1中的所述铁源、所述磷源和所述锂源进行二次水热反应；步骤S3、将所述步骤S2中的反应产物进行过滤洗涤、烘干和煅烧后得到目标产物。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1、将铁源、磷源和锂源作为反应物溶解并混合均匀后装入压力容器中进行水热反应；步骤S2、待所述步骤S1完成反应后，在所述压力容器中再次加入所述步骤S1中的所述铁源、所述磷源和所述锂源进行二次水热反应；步骤S3、将所述步骤S2中的反应产物进行过滤洗涤、烘干和煅烧后得到目标产物。2.根据权利要求1所述的锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述铁源为硫酸亚铁、硝酸铁和氯化铁中一种。3.根据权利要求1所述的锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述磷源为磷酸、磷酸氢二铵和磷酸二氢铵中的一种。4.根据权利要求1所述的锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述锂源为氢氧化锂、氯化锂和硝酸锂中的一种。5.根据权利要求1所述的锂离子...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永昌，方成俊，田志远，
申请(专利权)人：北京汽车研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11