一种大颗粒单晶磷酸铁锂正极材料的合成方法技术

本发明专利技术属于锂离子电池正极材料领域，涉及一种大颗粒单晶磷酸铁锂的制备方法。本发明专利技术采用的技术方案是：S1，将锂源、磷源和分散剂混合均匀为a液；S2，将铁源与还原剂混合均匀为b液。S3，将b液以一定压力匀速加入氮气保护的a液中，搅拌均匀得到悬浮液。S4，使悬浮液在反应釜中以180℃保温10h后得到前驱体。S5，将得到的前驱体，进行抽滤分离、清洗与干燥，随后在氮气保护下700℃保温4h得到高分散橄榄形单晶中空LiFePO4。该发明专利技术制备的磷酸铁锂材料，材料颗粒厚度方向均一，有利于锂离子的脱嵌，且带孔磷酸铁锂材料比表面积大，电化学活性高，有利于锂离子电池容量的发挥。锂离子电池容量的发挥。锂离子电池容量的发挥。

【技术实现步骤摘要】
一种大颗粒单晶磷酸铁锂正极材料的合成方法


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，涉及一种大颗粒单晶磷酸铁锂的制备的方法。

技术介绍

[0002]《1》在储能和新能源领域，磷酸铁锂电池和三元电池各自占据半壁江山，LiFePO4电池倍率性能好、循环性能长，安全环保，是最具发展前途的锂离子电池之一。
[0003]《2》但磷酸铁锂材料离子扩散系数、电子导电率低，且比容量和压实相对三元材料较低，而能源产品对锂离子电池能量密度需求越来越高。
[0004]《3》为了提高磷酸铁锂比容量和压实，研究者们多采用控制材料一次粒径、预锂化、高密度球型化等方式制备磷酸铁锂材料，这些方式工艺复杂且效果不明显，通过调控形貌等方式，改善磷酸铁锂材料比容量和压实是当前研究的热点。。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的提供一种高分散橄榄形单晶磷酸铁锂的制备方法。
[0006]本专利技术通过以下技术方案实现：S1、配制LiOH
·
H2O、H3PO4和十二烷基硫酸钠（SDS）混合溶液为a液。
[0007]S2、配制FeSO4·
7H2O与柠檬酸（CA）混合溶液为b液。
[0008]S3、将a液进行N2保护，随后以一定压力将b液注入a液中。
[0009]S4、将S3得到的混合溶液在180℃下进行水热反应10h。
[0010]S5、使水热反应后得到的固体在氮气保护下700℃保温4h，即可得到大颗粒单晶磷酸铁锂。
[0011]本专利技术的优点与效果：1.该专利技术制备的磷酸铁锂材料，材料颗粒厚度方向均一，有利于Li
+
的脱嵌。
[0012]2.该专利技术制备的磷酸铁锂材料具有单晶结构，材料层叠堆积，呈中空状，具有较高的比表面积，导电性好，压实密度高。
[0013]3.该专利技术制备的磷酸铁锂材料，在0.5C倍率下循环500圈容量保持率基本为100％，具有较高的稳定性。
附图说明
[0014]图1为高分散橄榄形单晶磷酸铁锂的XRD。
[0015]图2为高分散橄榄形单晶磷酸铁锂的SEM。
[0016]图3为高分散橄榄形单晶磷酸铁锂首圈充放电曲线。
[0017]图4为高分散橄榄形单晶磷酸铁锂0.5C倍率长循环。
具体实施方式
[0018]为了使专利技术的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合附图和具
体实施方式，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本专利技术，并不是为了限定本专利技术。
[0019]本专利技术磷酸铁锂正极材料的制造方法技术方案如下：1.依次称取0.797g LiOH
·
H2O、0.02g SDS、0.729g 85％H3PO4溶解于40ml去离子水中，待材料完全溶解或混合均匀后在加入后面的材料，其中SDS为分散剂，防止颗粒出现团聚现象，最后的溶液呈乳白色，定为a液。
[0020]2.分别称取0.3g AC、1.759g FeSO4·
7H2O于40ml去离子水中，使其完全溶解，待AC完全溶解后加入铁源。其中AC为还原剂，也作一部分碳源，最后呈浅绿色溶液，定为b液。
[0021]3.将N2通入a液中，并保持搅拌状态，在使用装满b液的针筒缓慢的以一定压力匀速的注入a液中，搅拌30min后溶液呈墨绿色，随后转移至水热反应釜。
[0022]4.将步骤3中的混合液在180℃下保温10h的到LiFePO4前驱体。
[0023]5.将步骤4的前驱体进行抽滤分离、清洗并干燥，得到的粉末使之在N2气氛下以5℃/min升至700℃保温4h，即可得到大颗粒单晶磷酸铁锂。
[0024]对于本专利技术得到的LiFePO4，测试的XRD如图1所示，图中观察到的突出衍射峰为Pmnb空间群，没有明显的杂峰，在17.15
°
、29.7
°
和35.59
°
的2θ角处检测到的衍射峰与LFP的特征晶平面相对应。
[0025]图2为LiFePO4的SEM图片，颗粒表现出独特的细长结构，其弯曲轮廓类似于橄榄形，带有介孔，有效提高了LiFePO4的比表面积，为电化学反应提供更多的位点。此外，LiFePO4表现出均匀的粒径分布，平均长度为3μm， 宽度为1μm。
[0026]该橄榄形磷酸铁锂首效可达90.91％（图3）。
[0027]该橄榄形磷酸铁锂通过组装扣式电池在0.5C倍率下，400圈循环后容量保持率高达102％，显示出该材料出色的稳定性（图4）。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.本发明通过以下技术方案实现：(1)配制LiOH
·
H2O、H3PO4和十二烷基硫酸钠（SDS）混合溶液为a液；(2)配制FeSO4·
7H2O与柠檬酸（CA）混合溶液为b液；(3)将步骤(1)的a液进行N2保护，随后以一定压力将步骤(2)的b液注入a液中；(4)将步骤(3)得到的混合溶液在180℃下进行水热反应10h；(5)将步骤(4)得到的固体在氮气保护下700℃保温4h，即可得到大颗粒单晶磷酸铁锂；上述去离子水，LiOH
·
H2O，H3PO4，FeSO4·
7H2O，CA, SDS均为分析纯。2.根据权利要求1所述的磷酸铁锂材料制备方法，其特征是步骤1)中，将0.797g LiOH
·
H2O加入100ml反应釜中，此外，加入30ml去离子水溶解，随后加入0.02g SDS溶解，再加入0...

【专利技术属性】
技术研发人员：马路祥，张俊义，周园，海春喜，孙燕霞，董生德，贺欣，许琪，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：