一种二次碳包覆的磷酸铁锂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种二次碳包覆的磷酸铁锂的制备方法，包括如下步骤：将聚合物与含碳量＜1％的磷酸铁锂在无水乙醇中研磨混合均匀，聚合物为聚吡咯、聚苯胺或聚乙烯吡咯烷酮；将所获得的混合粉末，压制成片状；将所得的片置于保护气中煅烧，碳化得到二次碳包覆的磷酸铁锂片。一种二次碳包覆的磷酸铁锂，由所述制备方法制得。磷酸铁锂表面包覆了氮元素掺杂的碳涂层，形成了良好的连续电子导电层，提高了材料的倍率性能与循环能力；另外，改性后的磷酸铁锂作为正极材料相比于传统磷酸铁锂而言导电性高、微观形貌排列紧密，从而确保了在大电流下其锂离子电池具有优异的充放电性能。

【技术实现步骤摘要】
一种二次碳包覆的磷酸铁锂及其制备方法
本专利技术涉及锂离子电池
，具体涉及一种二次碳包覆的磷酸铁锂及其制备方法。
技术介绍
锂离子电池作为先进的电化学储能和转化体系，在便携式电子设备用电源方面已经得到了广泛的应用，并在向混合电动汽车(HEVs)、纯电动汽车(EVs)和可再生能源储存(太阳能、风能等)以及智能电网等领域延伸，但制备低价格、高性能和高安全性的锂离子电池仍然存在挑战。锂离子电池正极材料对电池容量、循环寿命、安全性和价格有着重要的影响，成为制约锂离子电池大规模推广应用的瓶颈。目前，商业化应用的无机正极材料主要包括LiCoO2、LiMn2O4、LiFePO4、三元材料LiNixCoyMnzO2(NCM)和LiNixCoyAl2O2(NCA)等。LiFePO4作为极具发展前景的下一代锂离子电池正极材料，具有循环稳定性好、安全性好、质轻环保等优良性能，但电池充放电过程中锂离子扩散系数低，电子导电率低，高倍率下容量衰减严重。目前工业上常采用适当的纳米化技术去改善材料的导电性能，这必将会降低材料的压实性，粒子之间结合松散，降低了电池的能量密度。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种二次碳包覆的磷酸铁锂及其制备方法，以克服上述现有技术中的不足。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种二次碳包覆的磷酸铁锂的制备方法，包括如下步骤：S100、将聚合物与含碳量＜1％的磷酸铁锂在无水乙醇中研磨混合均匀，聚合物为聚吡咯、聚苯胺或聚乙烯吡咯烷酮；S200、将步骤S100中所获得的混合粉末，压制成片状；S300、将步骤S200中所得的片置于保护气中煅烧，碳化得到二次碳包覆的磷酸铁锂片；S400、将二次碳包覆的磷酸铁锂片研磨成粉末，得到紧密排列的二次碳包覆的磷酸铁锂。进一步：含碳量＜1％的磷酸铁锂选用1号商业磷酸铁锂。进一步：磷酸铁锂与聚合物的质量比为(8～10):1。更进一步：磷酸铁锂与聚合物的质量比为10:1。进一步：对混合粉末压制的压力为10MPa～20MPa。进一步：保护气为Ar或N2。进一步：煅烧温度为600℃～700℃，煅烧时间为5h～7h。更进一步：煅烧时间为6h。一种二次碳包覆的磷酸铁锂，由所述制备方法制得。本专利技术的有益效果是：磷酸铁锂表面包覆了氮元素掺杂的碳涂层，形成了良好的连续电子导电层，提高了材料的倍率性能与循环能力；另外，改性后的磷酸铁锂作为正极材料相比于传统磷酸铁锂而言导电性高、微观形貌排列紧密，从而确保了在大电流下其锂离子电池具有优异的充放电性能。附图说明图1是实施例1中二次碳包覆的磷酸铁锂微观形貌图。图2是实施例1中二次碳包覆的磷酸铁锂的xrd衍射图谱。图3是实施例1中二次碳包覆的磷酸铁锂与磷酸铁锂对比的纽扣电池充放电性能图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。实施例1一种二次碳包覆的磷酸铁锂的制备方法，包括如下步骤：S100、以1号商业磷酸铁锂为起始原料，与聚吡咯按照质量比例为10：1在无水乙醇中研磨混合均匀；S200、取1g的S100中所得混合粉末，置于液压机的直径为20mm的模具中，在10MPa～20MPa下压制成片状；S300、将S200中所得的片置于Ar或N2的保护气中600℃～700℃煅烧6h，碳化得到二次碳包覆的磷酸铁锂片；S400、将二次碳包覆的磷酸铁锂片研磨成粉末，得到紧密排列的二次碳包覆的磷酸铁锂。实施例2一种二次碳包覆的磷酸铁锂的制备方法，包括如下步骤：S100、以1号商业磷酸铁锂为起始原料，与聚苯胺按照质量比例为10：1在无水乙醇中研磨混合均匀；S200、取1g的S100中所得混合粉末，置于液压机的直径为20mm的模具中，在10MPa～20MPa下压制成片状；S300、将S200中所得的片置于Ar或N2的保护气中600℃～700℃煅烧6h，碳化得到二次碳包覆的磷酸铁锂片；S400、将二次碳包覆的磷酸铁锂片研磨成粉末，得到紧密排列的二次碳包覆的磷酸铁锂。实施例3一种二次碳包覆的磷酸铁锂的制备方法，包括如下步骤：S100、以1号商业磷酸铁锂为起始原料，与聚乙烯吡咯烷酮按照质量比例为10：1在无水乙醇中研磨混合均匀；S200、取1g的S100中所得混合粉末，置于液压机的直径为20mm的模具中，在10MPa～20MPa下压制成片状；S300、将S200中所得的片置于Ar或N2的保护气中600℃～700℃煅烧6h，碳化得到二次碳包覆的磷酸铁锂片；S400、将二次碳包覆的磷酸铁锂片研磨成粉末，得到紧密排列的二次碳包覆的磷酸铁锂。图1是实施例1中二次碳包覆制得的磷酸铁锂微观形貌，呈均匀分布紧密排列的纳米球状，约为200nm。图2是实施例1中二次碳包覆制得的磷酸铁锂的xrd衍射图谱，特征峰强与磷酸铁锂pdf卡片对应一致，无杂质峰，且结晶性良好，呈现为pnma型橄榄石结构。图3为1号商业磷酸铁锂(LFP)与二次碳包覆的磷酸铁锂(C-LFP)分别为正极材料，锂金属为负极、商业磷酸铁锂电解液为电解质的纽扣电池在0.2C～20C倍率下的充放电性能对比图，20C下改性后的正极材料的放电比容量为60mAh/g～70mAh/g，容量保持率为43％，高倍率充放电性能良好，而未改性的材料容量为0。尽管上面已经示出和描述了本专利技术的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本专利技术的限制，本领域的普通技术人员在本专利技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二次碳包覆的磷酸铁锂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS100、将聚合物与含碳量＜1％的磷酸铁锂在无水乙醇中研磨混合均匀，聚合物为聚吡咯、聚苯胺或聚乙烯吡咯烷酮；/nS200、将步骤S100中所获得的混合粉末，压制成片状；/nS300、将步骤S200中所得的片置于保护气中煅烧，碳化得到二次碳包覆的磷酸铁锂片。/n

【技术特征摘要】
1.一种二次碳包覆的磷酸铁锂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S100、将聚合物与含碳量＜1％的磷酸铁锂在无水乙醇中研磨混合均匀，聚合物为聚吡咯、聚苯胺或聚乙烯吡咯烷酮；
S200、将步骤S100中所获得的混合粉末，压制成片状；
S300、将步骤S200中所得的片置于保护气中煅烧，碳化得到二次碳包覆的磷酸铁锂片。


2.根据权利要求1所述二次碳包覆的磷酸铁锂的制备方法，其特征在于，所述含碳量＜1％的磷酸铁锂选用1号商业磷酸铁锂。


3.根据权利要求1所述二次碳包覆的磷酸铁锂的制备方法，其特征在于，所述磷酸铁锂与所述聚合物的质量比为(8～10):1。


4.根据权利要求3所述二次碳包覆的磷酸铁锂的制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩建涛，卢宇，方淳，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42