三维网络结构复合碳包覆的纳米级磷酸铁锂的制备方法技术

本发明专利技术涉及锂离子电池正极材料领域，具体为一种三维网络结构复合碳包覆的纳米级磷酸铁锂的制备方法。在传统磷酸铁锂碳包覆工艺的基础上，将锂源、铁源、磷源、传统碳源、金属离子掺杂物与分散溶液球磨混合分散，砂磨细化后，在混合液中加入超导电碳黑及氧化石墨烯，球磨分散后进行烘干，在还原气氛下将烘干物进行高温烧结，冷却后得到含有石墨烯的前驱体A。将前驱体A与碳纳米管及超导电碳黑进行混合球磨，得到前驱体B，将前驱体B在保护气环境下二次高温烧结及破碎等工艺后制得目标磷酸铁锂。本发明专利技术通过改善碳包覆工艺、减小一次颗粒的粒径、增强的电导率等方式，制得低温性能、倍率性能优异的锂电池正极材料磷酸铁锂。

Preparation of Nano-Lithium iron phosphate coated with three-dimensional network structure and carbon

The invention relates to the field of cathode materials for lithium ion batteries, in particular to a preparation method of nanometer lithium iron phosphate coated with three-dimensional network structure composite carbon. On the basis of traditional lithium iron phosphate carbon coating process, lithium source, iron source, phosphorus source, traditional carbon source, metal ion dopants were mixed and dispersed by ball milling. After grinding refinement, superconducting carbon black and graphene oxide were added to the mixture. After ball milling and dispersion, the dried products were dried and sintered at high temperature in reducing atmosphere. After cooling, the precursor containing graphene was obtained. Body A. The precursor A was mixed with carbon nanotubes and superconducting carbon black by ball milling to obtain precursor B. The target lithium iron phosphate was prepared by secondary high temperature sintering and crushing of precursor B in protective gas environment. The lithium iron phosphate cathode material of lithium battery with excellent low temperature performance and rate performance is prepared by improving the carbon coating process, reducing the particle size of primary particles and enhancing the conductivity.

【技术实现步骤摘要】
三维网络结构复合碳包覆的纳米级磷酸铁锂的制备方法
本专利技术涉及锂离子电池正极材料领域，具体为一种低温性能、倍率性能优异的三维网络结构复合碳包覆的纳米级磷酸铁锂的制备方法。
技术介绍
1997年，Goodenough的课题组首次报道锂离子正极材料LiFePO4，其理论比容量为170mAh/g。而且LiFePO4具有良好的循环性能，是目前动力电池中主要使用的锂电池正极材料。此外，该材料还具有电压平台稳定，原料廉价丰富，环境友好，低毒性。LiFePO4为斜方晶系橄榄石型结构，属于Pmnb空间群，其晶格常数为LiFePO4的晶体结构在400℃时仍能保持稳定，使其循环性能和安全性大大提高。锂离子在LiFePO4晶格中沿一维通道迁移，大大限制其扩散速率，而且一维通道很容易由于杂质缺陷的出现而阻塞，使其离子电导率进一步降低。由于O原子与Fe和P的结合键非常强，使得LiFePO4结构与LiCoO2等层状结构相比，有很好的高温稳定性。然而，强的P-O键也会导致离子扩散速率(10-13～10-16cm-2·s-1)和电子电导率(约10-9cm·s-1)降低。LiFePO4较低的离子电导率和电子电导率，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维网络结构复合碳包覆的纳米级磷酸铁锂的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：(1)按比例称取锂源、铁源、磷源，其中锂元素、铁元素、磷元素的摩尔比Li:Fe：P＝1～1.05：0.965～0.98：1；(2)先向不锈钢釜中加入去离子水或含有有机分散剂的水溶液，再加入锂源、铁源、磷源、传统碳源、金属离子掺杂物，在球磨机搅拌的条件下分散2～5h；然后经过砂磨机砂磨细化1～2h，加入超导电炭黑、氧化石墨烯，在球磨机中持续搅拌1～4h得到黄绿色前驱体浆料；(3)将前驱体浆料干燥、还原气氛下烧结、冷却后球磨，制得粉末状前驱体A；(4)将粉末状前驱体A与超导电炭黑及碳纳米管球磨混合，制得前驱体B；...

【技术特征摘要】
1.一种三维网络结构复合碳包覆的纳米级磷酸铁锂的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：(1)按比例称取锂源、铁源、磷源，其中锂元素、铁元素、磷元素的摩尔比Li:Fe：P＝1～1.05：0.965～0.98：1；(2)先向不锈钢釜中加入去离子水或含有有机分散剂的水溶液，再加入锂源、铁源、磷源、传统碳源、金属离子掺杂物，在球磨机搅拌的条件下分散2～5h；然后经过砂磨机砂磨细化1～2h，加入超导电炭黑、氧化石墨烯，在球磨机中持续搅拌1～4h得到黄绿色前驱体浆料；(3)将前驱体浆料干燥、还原气氛下烧结、冷却后球磨，制得粉末状前驱体A；(4)将粉末状前驱体A与超导电炭黑及碳纳米管球磨混合，制得前驱体B；(5)前驱体在具有保护气氛的烧结炉中进行烧结，冷却至室温后，经粉碎处理，制得具有点线面三维网络结构的碳包覆纳米级磷酸铁锂。2.根据权利要求1所述的三维网络结构复合碳包覆的纳米级磷酸铁锂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，铁源选自氧化铁、铁粉、醋酸铁、磷酸铁、二水磷酸铁、草酸亚铁、硝酸铁中的一种或一种以上；磷源选自磷酸二氢氨、磷酸、磷酸一氢氨、磷酸铁、二水磷酸铁、磷酸二氢锂中的一种或一种以上；锂源选自一水合氢氧化锂、醋酸锂、碳酸锂、硝酸锂、氟化锂中的一种或一种以上。3.根据权利要求1所述的三维网络结构复合碳包覆的纳米级磷酸铁锂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中：含有有机分散剂的水溶液为乙醇水溶液或丙酮水溶液；传统碳源选自葡萄糖、酚醛树脂、蔗糖、可膨胀石墨、聚乙二醇、柠檬酸中的一种或一种以上，加入量为铁元素、磷元素和锂元素质量总和的1～15％；氧化石墨烯选自氧化石墨烯干粉或氧化石墨烯水溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞晓晨，唐昌平，陈海涛，曹贺，杨林，吴敏杰，
申请(专利权)人：沈阳国科金能科技有限公司，沈阳中科先进技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21