一种制备内外导电碳改性的磷酸铁锂的方法技术

该发明专利技术刚开了一种磷酸铁碳球同步合成碳化并制备内外导电碳改性的磷酸铁锂的制备方法，其步骤如下：1）将葡萄糖和蒸馏水放入反应釜中，加热反应，待反应结束后，将釜体内溶液抽滤，获得溶液A；2）将上述溶液A与蒸馏水导入反应烧瓶中，搅拌，将硫酸亚铁加入，加入双氧水，利用氨水调节PH值，待溶液整体出现黄白色沉淀时，陈化；经离心洗涤除去小粒径及悬浮细小颗粒，获得磷酸铁前驱物B；3）将前驱物B高温除水；除水后，将获得的磷酸铁原材料与锂源化合物、有机碳源投入惰性气体保护的气氛炉中，恒温煅烧；4）将步骤3）粉碎、分级后即得到一种实现了内外导电碳改性的磷酸铁锂正极材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于裡离子电池正极材料
，具体设及一种憐酸铁碳球同步合成及 制备内外导电碳改性的憐酸铁裡的方法。
技术介绍
LiFePCk是目前最常见的一种裡离子电池正极材料，具有稳定的橄揽石结构，能可 逆的嵌入和脱嵌裡离子。而且高能量密度，性能稳定、安全性高、环境友好、价格更加便宜。 被认为是最具有潜力的裡离子电池正极材料。纯相LiFePCk电导率小（约为l(T9S/cm)，离子 扩散系数低，限制了其大电流密度下放电能力，循环性能较差差，限制了Li化P〇4的应用。鉴 于此类缺点，各生产商及高校陆续开展改善LiFeP化性能的研究，包括包覆、渗杂、改性技术 等，在运里通常采用的方式是细化晶粒、离子渗杂和碳包覆，鉴于憐酸铁裡的常规制备方 法，如高溫固相法、溶胶-凝胶法、液相共沉淀法、碳热还原法等，离子过度细化会产生的团 聚现象，而离子渗杂则难W实现工业化，同时容易产生新的杂质，生产工艺复杂稳定性差， 无法满足量产的需求;总体来讲，碳包覆生产简单便捷，能获得良好的改善效果，因此解决 憐酸铁裡电导率问题，碳包覆成为目前市场主流方向。与此同时，碳包覆依然存在部分短板，如良好的碳包覆可W获得低倍率下的高容 量发挥，但是在大倍率、大电流放电时，根据充放电理论的"径向模型"，憐酸铁裡内部不可 避免的存在死区区域，导致憐酸铁裡不可逆转的容量损失;在此问题上行业内鲜有人提及 解决办法，仅仅在近几年的石墨締领域，学术界提出过利用石墨締进行渗杂的理念，如专利 《一种石墨締渗杂改性憐酸铁裡的制备方法》及《一种纳米金属氧化物/石墨締渗杂憐酸铁 裡电极材料的制备方法》提及利用高能球磨等方式获得含有石墨締的反应原材料混合体， 然后通过一起般烧实现石墨締渗杂的铁裡材料，运一点优于单纯的外层碳源包覆，但是同 样受限于石墨締与反应原材料的混匀程度和石墨締破碎后的尺寸粒度，材料存在较大不均 匀性，并且无法避免核屯、内部死区区域导致的容量损失，因此在憐酸铁裡循环中死区区域 增大导致的容量损失方面仍具有大量工作要做。
技术实现思路
本专利技术针对常规碳包覆憐酸铁裡材料改善效果差，无法改变材料电导率低，倍率 放电差等问题，提出了一种实现内外分别进行导电碳改性的憐酸铁裡的技术方法和工艺： 1)通过碳纳米球的制备、筛选，W其纳米级球体结构为憐酸铁合成过程中的生长核点， 通过纳米球和憐酸铁近乎同步的方法实现内部包含碳球的憐酸铁"有屯、结构"的制备； 2) 将获得的含水"有屯、结构"的憐酸铁氮气氛围下除水，一方面有利于憐酸铁材料晶 格缺陷的减少和晶胞结构的稳定，另一方面也有利于"内屯、"碳球的碳化过程； 3) 憐酸铁原材料与裡源化合物、有机碳源经过惰性气体保护下恒溫般烧获得憐酸铁 裡成品材料。[000引本专利技术的技术方案如下： 一种憐酸铁碳球同步合成及制备内外导电碳改性的憐酸铁裡的方法，其特征是，制备 方法是： 1) 将葡萄糖和蒸馈水按照1:10比例放入反应蓋中，溶液体积约占整个蓋体体积的2/3， 待葡萄糖全部溶解后梓紧反应蓋，加热反应，加热溫度150°C-160°C，反应时间2-3h，待反 应结束并降至室溫后，将蓋体内溶液抽滤过200-300nm有机滤膜，获得溶液A; 2) 将上述溶液A与蒸馈水按照1:3-5比例稀释后，开启揽拌奖转速200-3(K)r/min，然后 将硫酸亚铁加入溶解，加入过量双氧水，利用氨水调节PH值在3-4之间，待溶液整体出现黄 白色沉淀时，调节转速为500-70化/min，开始陈化，陈化时间为5-10小时；陈化结束后，经离 屯、洗涂除去小粒径及悬浮细小颗粒，得憐酸铁前驱物B; 3) 将上述前驱物B置于氮气保护下进行高溫除水，除水溫度为500-600°C;除水后，将获 得的憐酸铁原材料与裡源化合物、有机碳源按照Li:Fe:P:有机碳源=1.00-1.05:1:0.05- 0.5的摩尔比的比例配料，然后投入惰性气体保护的气氛炉中，于650-750°C恒溫般烧4-化； 4) 将步骤3)得到的憐酸铁裡材料粉碎、分级后即得到一种实现了内外导电碳改性的憐 酸铁裡正极材料。所述的裡盐化合物为碳酸裡、氨氧化裡、草酸裡和硝酸裡中的一种或数种的混合 物。所述的有机碳源为葡萄糖、薦糖和聚乙締醇中的一种或数种的混合物。 本专利技术有W下优点： 1、 碳球的制备及规定尺寸有机滤膜的筛选，为憐酸铁前驱体制备获得了生长核点，过 大的比表面积有利于结晶析出的附着，揽拌使整体憐酸铁前驱体材料颗粒近似球形，使材 料具有了更好的一致性和均匀性； 2、 碳球的填充一方面提高了材料内部导电性，改善整体材料的电导率，同时降低了单 个材料颗粒内部活性物质的比重，减少了 "径向扩散"模型提及的放电死区区域导致的容量 损耗。提高了憐酸铁裡材料的容量发挥比重。3、含水"有屯、结构"的憐酸铁的脱水过程一方面强化了材料本身的晶态，实现了晶 型转换，另一方面晶胞参数在除水过程中的减小也进一步减小了单体颗粒体积和"有屯、"结 构的稳定。【附图说明】 图1为实施例1合成憐酸铁裡正极材料电镜图； 图2为比较例1石墨締渗杂合成铁裡材料电镜图； 图3为实施例1制备的憐酸铁裡的全电倍率放电曲线。【具体实施方式】 下面结合实施例对本专利技术一种实现内外分别进行导电碳改性的憐酸铁裡的制备 方法作详尽的说明。[001引实施例1: 1)将葡萄糖和蒸馈水按照1:10比例放入50mL反应蓋中，溶液体积占整个蓋体体积的2/ 3,待葡萄糖全部溶解后梓紧反应蓋，放入烘箱中。设定反应条件为:溫度150°C，反应时间3h。待反应结束并降至室溫后，将蓋体内溶液抽滤过200nm有机滤膜，获得溶液A; 2) 将上述溶液A与蒸馈水按照1:3稀释后，导入反应烧瓶中，开启揽拌奖转速3(K)r/min， 然后将硫酸亚铁加入溶解，加入过量双氧水，利用氨水调节PH值为3，待溶液整体出现黄白 色沉淀时，调节转速为500r/min，开始计时陈化，陈化时间为5小时；陈化结束后，经离当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磷酸铁碳球同步合成及制备内外导电碳改性的磷酸铁锂的方法，其特征是，制备方法是：1）将葡萄糖和蒸馏水按照1:10比例放入反应釜中，溶液体积约占整个釜体体积的2/3,待葡萄糖全部溶解后拧紧反应釜，加热反应，加热温度150℃‑160℃，反应时间2‑3 h，待反应结束并降至室温后，将釜体内溶液抽滤过200‑300nm有机滤膜，获得溶液A；2）将上述溶液A与蒸馏水按照1:3‑5比例稀释后，开启搅拌桨转速200‑300r/min，然后将硫酸亚铁加入溶解，加入过量双氧水，利用氨水调节PH值在3‑4之间，待溶液整体出现黄白色沉淀时，调节转速为500‑700r/min，开始陈化，陈化时间为5‑10小时；陈化结束后，经离心洗涤除去小粒径及悬浮细小颗粒，得磷酸铁前驱物B；3）将上述前驱物B置于氮气保护下进行高温除水，除水温度为500‑600℃；除水后，将获得的磷酸铁原材料与锂源化合物、有机碳源按照Li:Fe:P:有机碳源=1.00‑1.05:1:0.05‑0.5的摩尔比的比例配料，然后投入惰性气体保护的气氛炉中，于650‑750℃恒温煅烧4‑6h；4）将步骤3）得到的磷酸铁锂材料粉碎、分级后即得到一种实现了内外导电碳改性的磷酸铁锂正极材料。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：关成善，宗继月，孟博，杜显振，
申请(专利权)人：山东精工电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37