一种磷酸锂铁电池制造技术

本发明专利技术涉及一种磷酸锂铁电池，所述磷酸锂铁电池的制备方法包括如下步骤：以PVDF为粘结剂，乙炔黑为导电剂，以上述的LiFePO4/C复合材料为活性材料，按上述的LiFePO4/C复合材料、导电剂和粘结剂质量比为8:1:1，用NMP调浆，以1M的LiPF6/(EC:DMC＝1:1)为电解液，FE/PC/PE三层复合微孔膜为隔膜。

【技术实现步骤摘要】
一种磷酸锂铁电池
本专利技术属于材料领域，具体涉及一种磷酸锂铁电池。
技术介绍
锂离子电池广泛用于手机、笔记本电脑、摄像机等便携式电子设备中，日益扩大的电动汽车领域将给锂离子电池带来更大的发展空间。橄榄石结构的LiFePO4材料具有来源广泛、比容量高、循环性能良好、安全性能突出、对环境友好等优点，被视为最有前途的锂离子电池正极材料之一，受到了人们的广泛关注。然而对于高负载水平的大电池而言，如电动汽车电池，在正极材料的成本、充放电效率、安全性能等方面还存在着问题，刺激了人们对正极材料LiFePO4的研究。LiFePO4作为锂离子正极材料，其充放电机理不同于其他传统的过渡金属氧化物(如：LiCoO2等)，室温下锂离子在LiFePO4中的脱嵌过程是一个两相反应，存在着LiFePO4和FePO4两种物相之间的转化。由于在LiFePO4晶体结构中，FeO6八面体共顶点而非共边，这一结构降低了电子导电率，使得即使在室温条件下锂离子的迁移速率也很小，所以LiFePO4其固有的晶体结构限制了其电导性与锂离子扩散性能。因此，迫切需要寻求一种改性的LiFePO4材料。烷基糖苷(APG)具有诸多优点，被广泛用于洗涤剂、食品、农药、生物、化工等领域，本专利技术首次将其作为碳源前驱体，用于替代葡萄糖、β-环糊精等，使得镍掺杂的LiFePO4/C复合材料的充放电比容量和循环性能得到了很大提高。
技术实现思路
本专利技术提供一种镍掺杂改性的LiFePO4/C复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：(1)将磷源、铁源、锂源、镍源置于球磨罐中，加入碳源前驱体和分散剂后，进行球磨，得浆料；(2)将步骤(1)球磨得到的浆料干燥、研磨成粉末后，于700-800℃下煅烧，冷却后即得LiFePO4/C复合材料。步骤(1)所述的磷源选自磷酸二氢铵，铁源选自草酸亚铁、氢氧化铁、硝酸铁或它们的水合物中的一种或几种，锂源选自碳酸锂、氢氧化锂或它们的水合物中的一种或几种、镍源选自硝酸镍、氯化镍或它们的水合物中的一种或几种，或者磷源和锂源一起选自磷酸二氢锂，磷源、铁源、锂源、镍源的摩尔用量按照其中磷元素：铁元素：锂元素：镍元素的摩尔比为1：1：1：0.02-0.04；碳源前驱体选自烷基糖苷；分散剂选自乙醇；所述球磨优选采用行星式球磨机以600-700r/min的自转速度球磨5-6h；步骤(2)所述煅烧时间为8-12h。本专利技术的另一实施方案提供上述LiFePO4/C复合材料作为锂电池正极材料的应用。本专利技术的另一实施方案提供一种锂电池，其特征在于包含上述的LiFePO4/C复合材料，作为活性材料。本专利技术的另一实施方案提供一种磷酸锂铁电池，其特征在于所述磷酸锂铁电池的制备方法包括如下步骤：以PVDF为粘结剂，乙炔黑为导电剂，以上述的LiFePO4/C复合材料为活性材料，按上述的LiFePO4/C复合材料、导电剂和粘结剂质量比为8:1:1，用NMP调浆，以1M的LiPF6/(EC:DMC＝1:1)为电解液，FE/PC/PE三层复合微孔膜为隔膜。本专利技术所述的烷基糖苷是指普通商业化烷基糖苷(简称APG)，常用作表面活性剂，由葡萄糖和脂肪醇合成。进一步地所述的烷基糖苷优选烷基单糖苷(通式为ROG，其中R为C8-C16直链烷基，G为葡萄糖)。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：(1)采用镍元素掺杂提高LiFePO4/C复合材料的性能，并对公开了镍元素的最佳掺杂用量；(2)使用烷基糖苷APG作为碳源替代葡萄糖或β-环糊精，提高了LiFePO4/C复合材料的性能。附图说明图1是产品A的SEM图图2是产品A、B的IR图具体实施方式为了便于对本专利技术的进一步理解，下面提供的实施例对其做了更详细的说明。但是这些实施例仅供更好的理解专利技术而并非用来限定本专利技术的范围或实施原则，本专利技术的实施方式不限于以下内容。实施例1分别称取50mmolNH4H2PO4、50mmolFeC2O4·2H2O、25mmolLi2CO3、1mmolNi(NO3)2加入氧化锆球磨罐中，再加入3.2g烷基糖苷(APG)作为碳源前驱体，以乙醇为分散剂，采用行星式球磨机以600r/min的转速球磨5h，收集浆料干燥，并用玛瑙研钵研磨成粉末，放入马弗炉中于700℃下焙烧12h后，冷却得镍掺杂改性的LiFePO4/C复合材料(以下简称产品A)。实施例2分别称取50mmolNH4H2PO4、50mmolFeC2O4·2H2O、50mmolLiOH、2mmolNiCl2加入氧化锆球磨罐中，再加入3.2g十二烷基葡糖苷作为碳源前驱体，以乙醇为分散剂，采用行星式球磨机以700r/min的转速球磨5h，收集浆料干燥，并用玛瑙研钵研磨成粉末，放入马弗炉中于800℃下焙烧8h后，冷却得镍掺杂改性的LiFePO4/C复合材料(以下简称产品B)。实施例3分别称取50mmolNH4H2PO4、50mmolFeC2O4·2H2O、25mmolLi2CO3、1mmolNi(NO3)2加入氧化锆球磨罐中，再加入3.2g葡萄糖作为碳源前驱体，以乙醇为分散剂，采用行星式球磨机以600r/min的转速球磨5h，收集浆料干燥，并用玛瑙研钵研磨成粉末，放入马弗炉中于700℃下焙烧12h后，冷却得镍掺杂改性的LiFePO4/C复合材料(以下简称产品C)。实施例4分别称取50mmolNH4H2PO4、50mmolFeC2O4·2H2O、25mmolLi2CO3、1mmolNi(NO3)2加入氧化锆球磨罐中，再加入3.2gβ-环糊精作为碳源前驱体，以乙醇为分散剂，采用行星式球磨机以600r/min的转速球磨5h，收集浆料干燥，并用玛瑙研钵研磨成粉末，放入马弗炉中于700℃下焙烧12h后，冷却得镍掺杂改性的LiFePO4/C复合材料(以下简称产品D)。实施例5分别称取50mmolNH4H2PO4、50mmolFeC2O4·2H2O、25mmolLi2CO3、0.5mmolNi(NO3)2加入氧化锆球磨罐中，再加入3.2g烷基糖苷(APG)作为碳源前驱体，以乙醇为分散剂，采用行星式球磨机以600r/min的转速球磨5h，收集浆料干燥，并用玛瑙研钵研磨成粉末，放入马弗炉中于700℃下焙烧12h后，冷却得镍掺杂改性的LiFePO4/C复合材料(以下简称产品E)。实施例6分别称取50mmolNH4H2PO4、50mmolFeC2O4·2H2O、25mmolLi2CO3、5mmolNi(NO3)2加入氧化锆球磨罐中，再加入3.2g烷基糖苷(APG)作为碳源前驱体，以乙醇为分散剂，采用行星式球磨机以600r/min的转速球磨5h，收集浆料干燥，并用玛瑙研钵研磨成粉末，放入马弗炉中于700℃下焙烧12h后，冷却得镍掺杂改性的LiFePO4/C复合材料(以下简称产品F)。实施例7分别称取50mmolNH4H2PO4、50mmolFeC2O4·2H2O、25mmolLi2CO3加入氧化锆球磨罐中，再加入3.2g烷基糖苷(APG)作为碳源前驱体，以乙醇为分散剂，采用行星式球磨机以600r/min的转速球磨5h，收集浆料干燥，并用玛瑙研钵研磨成粉末，放入马弗炉中于700℃下焙烧12h后，冷却得LiFePO4/C复合材料(以下简称产品G)。实施例8分别称取50mmolNH4H2PO4、50m本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镍掺杂改性的LiFePO4/C复合材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将磷源、铁源、锂源、镍源置于球磨罐中，加入碳源前驱体和分散剂后，进行球磨，得浆料；(2)将步骤(1)球磨得到的浆料干燥、研磨成粉末后，于700‑800℃下煅烧，冷却后即得所述LiFePO4/C复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种镍掺杂改性的LiFePO4/C复合材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将磷源、铁源、锂源、镍源置于球磨罐中，加入碳源前驱体和分散剂后，进行球磨，得浆料；(2)将步骤(1)球磨得到的浆料干燥、研磨成粉末后，于700-800℃下煅烧，冷却后即得所述LiFePO4/C复合材料。2.权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(1)所述的磷源选自磷酸二氢铵，铁源选自草酸亚铁、氢氧化铁、硝酸铁或它们的水合物中的一种或几种，锂源选自碳酸锂、氢氧化锂或它们的水合物中的一种或几种，镍源选自硝酸镍、氯化镍或它们的水合物中的一种或几种，或者磷源和锂源一起选自磷酸二氢锂，磷源、铁源、锂源、镍源的摩尔用量按照其中磷元素：铁元素：锂元素：镍元素的摩尔比为1：1：1：0.02-0.04；碳源前驱体选自烷...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢伟，李瑞，
申请(专利权)人：扬州工业职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32