一种纳米氧化物制备橄榄石型磷酸盐正极材料的方法技术

本发明专利技术涉及一种纳米氧化物制备橄榄石型磷酸盐正极材料的方法，属于锂离子电池电极材料技术领域。在室温下,金属盐和碱固体粉末混合发生室温固相反应，经洗涤、过滤、干燥后获得纳米级高活性M3O4氧化物；将锂源、纳米级高活性M3O4氧化物、磷源和碳源均匀混合；将得到的混合物，在氮气气氛下烧结得到LiMPO4正极材料。本方法采用价格便宜的无机盐为原料，通过金属盐和碱固体粉末发生室温固相反应生成的纳米级高活性金属氧化物(M3O4，M＝Fe、Mn)为前驱体制备LiMPO4正极材料。正极材料。正极材料。

【技术实现步骤摘要】
正极材料，本专利技术通过以下技术方案实现。
[0007]一种纳米氧化物制备橄榄石型磷酸盐正极材料的方法，其具体步骤如下：
[0008](1)在室温下,金属盐和碱固体粉末混合发生室温固相反应，经洗涤、过滤、干燥后获得纳米级高活性M3O4氧化物；其中金属盐和碱固体粉末摩尔比为1:x，1≤x≤2.1；
[0009](2)将锂源、步骤(1)制备得到的纳米级高活性M3O4氧化物、磷源和碳源混合均匀得到混合物；其中Li:M:P的摩尔比为y:1:1，1≤y≤1.1；
[0010](3)将步骤(2)得到的混合物，在氮气气氛下烧结得到LiMPO4正极材料。
[0011]上述M为Fe、Mn中的一种或者两者任意比例混合金属。
[0012]所述步骤(1)中金属盐为硫酸亚铁、氯化亚铁、硫酸亚锰、氯化亚锰中的一种或几种任意比例混合物。
[0013]所述步骤(1)中碱固体粉末为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙中的一种或几种任意比例混合物。
[0014]所述步骤(2)中锂源为碳酸锂、磷酸二氢锂或氢氧化锂。
[0015]所述步骤(2)中磷源为磷酸二氢铵、磷酸氢铵或磷酸二氢锂。
[0016]所述步骤(2)中碳源为蔗糖、葡萄糖、炭黑、乙炔黑、沥青中的一种或几种以任意比例的混合物。
[0017]所述步骤(3)中烧结为在温度为600
‑
800℃反应8
‑
20h。
[0018]本专利技术的有益效果是：
[0019](1)本方法采用金属盐与碱固体粉末发生室温固相反应生成纳米级金属氧化物(M3O4)，其颗粒尺寸小且大小均一，反应活性高，有利于LiMPO4材料的制备；
[0020](2)本方法采用价格便宜的无机盐作为原料，固相合成工艺简单，洗涤废液简单易处理，整体上可以有效降低材料制备过程的排放和成本；
[0021](3)本方法制备得到的LiMPO4正极材料具有优良的电化学性能。
附图说明
[0022]图1a是本专利技术实施例1制备得到的纳米级高活性Fe3O4氧化物的XRD图；
[0023]图1b是本专利技术实施例1制备得到的纳米级高活性Fe3O4氧化物的SEM图；
[0024]图2a是本专利技术实施例1制备得到的LiFePO4正极材料的XRD图；
[0025]图2b是本专利技术实施例1制备得到的LiFePO4正极材料在电流密度为30mAg
‑1时的充放电性能图；
[0026]图3a是本专利技术实施例5制备得到的纳米级高活性Mn3O4氧化物的XRD图；
[0027]图3b是本专利技术实施例5制备得到的LiMnPO4正极材料的XRD图；
[0028]图4是本专利技术实施例9制备得到的LiMn
0.8
Fe
0.2
PO4正极材料的XRD图。
具体实施方式
[0029]下面结合附图和具体实施方式，对本专利技术作进一步说明。
[0030]实施例1
[0031]该纳米氧化物制备橄榄石型磷酸盐正极材料的方法，其具体步骤如下：
[0032](1)在室温下,金属盐和碱固体粉末混合发生室温固相反应，经洗涤、过滤、干燥后
获得纳米级高活性Fe3O4氧化物；其中金属盐和碱固体粉末摩尔比为1:1，金属盐为硫酸亚铁，碱固体粉末为氢氧化钙；
[0033](2)将锂源、步骤(1)制备得到的纳米级高活性Fe3O4氧化物、磷源和碳源混合均匀得到混合物；其中Li:M:P的摩尔比为1:1:1；锂源为碳酸锂，磷源为磷酸二氢铵，碳源加入量按目标产物LiFePO4质量的10％计算所得，碳源为蔗糖；
[0034](3)将步骤(2)得到的混合物，在氮气气氛下600℃烧结20h得到LiFePO4正极材料。
[0035]本实施例步骤(1)制备得到的Fe3O4氧化物的XRD图如图1a所示，表明制备得到的氧化物为单一的Fe3O4氧化物；本实施例步骤(1)制备得到的Fe3O4氧化物SEM图如图1b所示，表明所得Fe3O4氧化物的一次颗粒小于100nm，达到纳米级，具有高反应活性的特点；本实施例制备得到的LiFePO4正极材料的XRD图如图2a所示，表明制备得到的材料为单一的橄榄石型LiFePO4相，并且具有很好的结晶度；本实施例制备得到的LiFePO4正极材料在电流密度为30mAg
‑1时的充放电性能图如图2b所示，表明本专利技术制备得到具有高放电比容量(156mAh g
‑1)的LiFePO4正极材料。
[0036]实施例2
[0037]该纳米氧化物制备橄榄石型磷酸盐正极材料的方法，其具体步骤如下：
[0038](1)在室温下,金属盐和碱固体粉末混合发生室温固相反应，经洗涤、过滤、干燥后获得纳米级高活性Fe3O4氧化物；其中金属盐和碱固体粉末摩尔比为1:2.05，金属盐为硫酸亚铁，碱固体粉末为氢氧化钠；
[0039](2)将锂源、步骤(1)制备得到的纳米级高活性Fe3O4氧化物、磷源和碳源混合均匀得到混合物；其中Li:M:P的摩尔比为1.05:1:1；锂源为碳酸锂，磷源为磷酸二氢铵，碳源加入量按目标产物LiFePO4质量的20％计算所得，碳源为蔗糖；
[0040](3)将步骤(2)得到的混合物，在氮气气氛下700℃烧结10h得到LiFePO4正极材料。
[0041]实施例3
[0042]该纳米氧化物制备橄榄石型磷酸盐正极材料的方法，其具体步骤如下：
[0043](1)在室温下,金属盐和碱固体粉末混合发生室温固相反应，经洗涤、过滤、干燥后获得纳米级高活性Fe3O4氧化物；其中金属盐和碱固体粉末摩尔比为1:2.1，金属盐为氯化亚铁，碱固体粉末为氢氧化钠；
[0044](2)将锂源、步骤(1)制备得到的纳米级高活性Fe3O4氧化物、磷源和碳源混合均匀得到混合物；其中Li:M:P的摩尔比为1.1:1:1；锂源为碳酸锂，磷源为磷酸二氢铵，碳源加入量按目标产物LiFePO4质量的5％计算所得，碳源为蔗糖；
[0045](3)将步骤(2)得到的混合物，在氮气气氛下800℃烧结8h得到LiFePO4正极材料。
[0046]实施例4
[0047]该纳米氧化物制备橄榄石型磷酸盐正极材料的方法，其具体步骤如下：
[0048](1)在室温下,金属盐和碱固体粉末混合发生室温固相反应，经洗涤、过滤、干燥后获得纳米级高活性Fe3O4氧化物；其中金属盐和碱固体粉末摩尔比为1:2.05，金属盐为氯化亚铁，碱固体粉末为摩尔比为1:1的氢氧化钠和氢氧化钾混合物；
[0049](2)将锂源、步骤(1)制备得到的纳米级高活性Fe3O4氧化物、磷源和碳源混合均匀得到混合物；其中Li:M:P的摩尔比为1:1:1；锂源为磷酸二氢锂，磷源为磷酸二氢锂，碳源加入量按目标产物LiFePO4质量的15％计算所得，碳源为葡萄糖；
[0050](3)将步骤(2)得到的混合物，在氮气气氛下650℃烧结10h得到LiFePO4正极材料。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米氧化物制备橄榄石型磷酸盐正极材料的方法，其特征在于具体步骤如下：(1)在室温下,金属盐和碱固体粉末混合发生室温固相反应，经洗涤、过滤、干燥后获得纳米级高活性M3O4氧化物；其中金属盐和碱固体粉末摩尔比为1:x，1≤x≤2.1；(2)将锂源、步骤(1)制备得到的纳米级高活性M3O4氧化物、磷源和碳源混合均匀得到混合物；其中Li:M:P的摩尔比为y:1:1，1≤y≤1.1；(3)将步骤(2)得到的混合物，在氮气气氛下烧结得到LiMPO4正极材料；上述M为Fe、Mn中的一种或者两者任意比例混合金属。2.根据权利要求1所述的纳米氧化物制备橄榄石型磷酸盐正极材料的方法，其特征在于：所述步骤(1)中金属盐为硫酸亚铁、氯化亚铁、硫酸亚锰、氯化亚锰中的一种或几种任意比例混合物。3.根据权利要求1所述的纳米氧化物制备橄榄石型磷酸盐正极材料的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：方海升，陈伟，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：