一种亚酞菁‑磷酸亚铁锂复合正极材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种复合亚酞菁‑磷酸亚铁锂正极材料的制备方法，主要涉及可循环充放电式锂离子电池领域。所述方法主要包括以下几个步骤：1、铁源高温预烧与液氮冷却；2、磷、锂与铁源干法预混；3、在有机溶剂‑去离子水中，球磨亚酞菁、磷源、锂源和铁源，喷雾干燥得到前驱体；4、前驱体两段法烧结；5、气流粉碎。本发明专利技术利用亚酞菁的碳氮硼元素组成和非平面结构特性，同时获得热解碳、氮掺杂碳层、硼掺杂碳层和非聚集表面均匀包覆四个性能的协同作用，可明显改善正极材料的电化学性能。复合正极材料首次放电比容量为166mAh/g，5C/1C容量134mAh/g，500次循环容量保持率95%以上。

A preparation method of subphthalocyanines lithium iron phosphate composite cathode material

The invention discloses a method for preparing a composite subphthalocyanines LiFePO4 cathode materials, mainly involving circulating charge discharge type lithium ion batteries. The method includes the following steps: 1, high temperature sintering iron source and liquid nitrogen cooling; 2, phosphorus, and iron source lithium dry premixed; 3, in organic solvent deionized water, milling subphthalocyanines, phosphorus source, lithium source and iron source, spray drying to obtain precursor; 4, precursor the two section 5, airflow crushing sintering. The invention utilizes the composition and non planar structure characteristics of the carbon, nitrogen and boron elements of phthalocyanine, and obtains four synergistic functions of pyrolytic carbon, nitrogen doped carbon layer, boron doped carbon layer and non aggregated surface uniformly coated, so that the electrochemical performance of cathode material can be obviously improved. The initial discharge capacity of the composite cathode material is 166mAh/g, the capacity of 5C/1C is 134mAh/g, and the retention rate of the 500 cycle capacity is over 95%.

【技术实现步骤摘要】
一种亚酞菁-磷酸亚铁锂复合正极材料的制备方法
本专利技术涉及可循环充放电式锂离子电池能源领域，特别涉及一种亚酞菁-磷酸亚铁锂复合正极材料的制备方法。
技术介绍
磷酸亚铁锂正极材料从最初实验室的研发到目前市场的推广应用，已走过20年，其具有稳定的结构，较好的循环和耐过充放性能，安全，没有污染，而且价格便宜，具有广阔的应用前景，因此备受市场青睐。但同时磷酸亚铁锂正极材料也有自身的缺点，电子和离子的电导比较低，导致其循环性能的高倍率充放电性能不是很好。目前改善电导性能常用方法主要有碳包覆法和元素掺杂法。其中，碳包覆法主要的优势在于提供还原介质，防止三价铁的生成；抑制颗粒之间的接触，防止晶粒长大；提高电子电导。常规的碳源主要为葡萄糖、蔗糖、乳糖、碳黑、聚乙二醇、聚丙烯等，这些碳源主要的化学元素为碳、氢和氧，高温碳化后得到的碳层只有碳元素，无法直接对碳层进行元素掺杂以改善电导能力；而且部分碳源不易溶解，导致碳层不能均匀包覆正极材料，都限制了正极材料电化学性能的进一步提高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种可同时具备产生热解碳、氮掺杂碳层、硼掺杂碳层和非聚集表面均匀包覆四个性能的亚酞菁-磷酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种亚酞菁‑磷酸亚铁锂复合正极材料的制备方法，包括以下步骤：S1、原料预烧：将铁源在惰性气氛保护下预烧，预烧温度为500‑1000℃，预烧时间为6‑24小时，然后在液氮中冷冻0.5‑1小时，使晶粒长大致密且提高电化学活性；S2、干法预混：将磷源、锂源和步骤S1得到的铁源在卧式球磨机中干法混合4‑12小时，每隔1小时改变球磨滚动方向，滚动速率为60‑120转/分钟，所述铁、磷、锂的摩尔比为1:1:1~1.05；S3、前驱体制备：将亚酞菁SPc溶解于有机溶剂‑去离子水的混合溶液中并超声分散溶解，其中，混合溶液中有机溶剂和去离子水的质量比为1：1~1：10，亚酞菁SPc在该混合溶液中的含量为0.05...

【技术特征摘要】
1.一种亚酞菁-磷酸亚铁锂复合正极材料的制备方法，包括以下步骤：S1、原料预烧：将铁源在惰性气氛保护下预烧，预烧温度为500-1000℃，预烧时间为6-24小时，然后在液氮中冷冻0.5-1小时，使晶粒长大致密且提高电化学活性；S2、干法预混：将磷源、锂源和步骤S1得到的铁源在卧式球磨机中干法混合4-12小时，每隔1小时改变球磨滚动方向，滚动速率为60-120转/分钟，所述铁、磷、锂的摩尔比为1:1:1~1.05；S3、前驱体制备：将亚酞菁SPc溶解于有机溶剂-去离子水的混合溶液中并超声分散溶解，其中，混合溶液中有机溶剂和去离子水的质量比为1：1~1：10，亚酞菁SPc在该混合溶液中的含量为0.05mol/L~0.13mol/L，将超声分散溶解后的亚酞菁SPc溶液加入到纳米砂磨机中研磨0.5-1小时后，将步骤S2得到的预混物加入纳米砂磨机，其中，步骤S2得到的预混物与亚酞菁SPc的质量比为95:5~98:2，再研磨3-6小时，然后使用离心式喷雾干燥塔造粒，中位径控制在26微米左右；S4、前驱体烧结：将步骤S3所得前驱体，在惰性气氛中，两段法高温烧结，即先以3℃/min升温至600~660℃保温6-12小时，然后以5℃/min升温至700~800℃保温4-12小时，随后自然降温，第一段低温烧结目的在于低温下缓慢反应及充分除去挥发性气体，第二段高温烧结目的在于高温下提高晶体密度和粉体颗粒间结合力；S5、粉碎：将步骤S4所得的物料，使用气流粉碎机粉碎，得到粒度均匀的复合亚酞菁-磷酸亚铁锂正极材料LFP-SPc。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中铁源为氧化铁、草酸亚铁、氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：石茂虎，刘红，程冲，邱晓微，
申请(专利权)人：重庆特瑞新能源材料有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50