本发明专利技术公开了一种锂离子电池中的磷酸铁锂复合正极材料及其制备方法，属于锂离子电池材料制备工艺技术领域。本发明专利技术的特点是在磷酸铁锂的制备过程中，掺入少量的纳米线；掺入量为磷酸铁锂重量分数0.2-5wt％；纳米线为金属纳米线或金属氧化物纳米线其中的一种或两种。本发明专利技术方法是采用含锂、含铁、含磷的原料前驱体，经球磨、干燥、过筛、预烧、煅烧后，与纳米线均匀混合，再通过退火制成纳米线复合的磷酸铁锂复合正极材料，本发明专利技术的优点是，所制得的磷酸铁锂复合正极材料导电性能和其他电化学性能得到显著提高，从而提高电池的可逆容量、倍率性能及循环寿命。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种锂离子电池中的磷酸铁锂复合正极材料的的制备方法，属于锂离 子电池
技术介绍
随着环境污染、能源危机与资源短缺等问题的日益突出，世界各国越来越高度重 视高效、清洁、可再生能源以及电动汽车、电动自行车、便携式电动工具等相关技术的发展， 它们的发展与动力电池息息相关。目前电动交通工具用的动力电池主要为铅酸电池和镍氢 电池。现在人们已认识到铅的毒害问题，铅酸电池的使用开始受到限制；而镍氢电池的能量 密度不能满足快速发展的市场需求，因此人们必须重新选择与开发新型能源存储器件。在 快速发展的电动汽车、电动自行车、便携式电动工具等市场的推动下，新兴的绿色动力型储 能器件成为全球高科技产业关注的热点。液态锂离子动力电池是近年来发展起来的新型绿色储能器件，锂离子电池因其高 能量密度相对较高、高倍率放电性能较好，引起了人们的广泛关注。而正极材料是锂电产业 中极为关键的组成部分，其性能和质量直接影响到锂离子电池的容量、寿命、安全性等重要 性能，因此，研究和开发更为高效、安全的正极材料，是提高锂离子电池的功率密度、循环性 能、安全性能的重要途径，是满足日益发展的动力型锂离子电池市场对电池性能要求的重 要手段。橄榄石型LiFePO4自1997年由Goodenough首次报道以来，由于其安全性能好、 循环寿命长、原料来源广、环境友好等特点，被公认为是动力锂离子电池理想正极材料，也 成为世人关注的“热点”。然而，LiFePO4作为正极材料的显著缺点是本征电子电导率较低 (10_8 I(TkVC1II)及锂离子扩散速率小(1.8X10_14Cm2/S)，从而导致该材料在充放电过程 中电子不能及时随锂离子一起从电极中脱出和嵌入，导致较大的容抗，严重影响其电化学 性能，使其难以得到实际应用。目前，对LWePO4W研究重点放在提高其导电性能上，一方面 采用添加导电剂和离子掺杂来提高材料的电子导电性，另一方面用控制材料颗粒尺寸、提 高工作温度的方法来提高离子扩散速率。CN200610041396公开了一种碳包覆的方法，制得 的产物以0. 2C倍率充放电，其比容量达到147mAh/g，循环30次的容量保持率为94. 56% ； CN200710173591公开了一种导电网络包覆的方法，所得的产物电子电导率高、振实密度高， 适合用于大倍率充放电；CN200710008713公开了一种磷位掺杂的方法，所得的产物初始可 逆容量高，循环性能好；CN20051013M^公开了一种稀土元素掺杂的方法，制得的产物循 环电性能和电池容量有了显著提高；CN200810029616公开了一种纳米级磷酸铁锂的制备 方法，所得的产物颗粒细小、均勻，具有较高充放电容量、良好倍率性能和良好循环性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供。 本专利技术的磷酸铁锂复合正极材料具有良好的导电性能，从而提高电池的可逆容量、倍率性能及循环寿命等其他电化学性能。本专利技术的方法还具有简单，实用的特点。本专利技术的目的通过以下技术方案实现本专利技术的一种锂离子电池磷酸铁锂复合正极材料，在磷酸铁锂正极材料的颗粒间 隙填充金属纳米线、金属氧化物纳米线中的一种或两种；或是在磷酸铁锂正极材料的颗粒 间隙及在颗粒表面，填充和覆盖有金属纳米线、金属氧化物纳米线中的一种或两种。所述的金属纳米线选自铜纳米线、银纳米线、镍纳米线、铝纳米线、锌纳米线、锡纳 米线、镁纳米线、钛纳米线中的一种或两种；金属氧化物纳米线选自氧化铝纳米线、氧化铜 纳米线、氧化镁纳米线、氧化钛纳米线、氧化铬纳米线、氧化镍纳米线、氧化锆纳米线、氧化 锌纳米线中的一种或两种。本专利技术的制备方法，包括以下步骤将磷酸铁锂正极材料分散于有机溶剂中，然后 加入占磷酸铁锂正极材料重量百分比为0. 2-5. 的纳米线，该纳米线为金属纳米线、金 属氧化物纳米线中的一种或两种，通过超声搅拌使其均勻混合，随后干燥得到纳米线复合 的磷酸铁锂正极材料，最后经退火得到磷酸铁锂复合正极材料。所述退火的温度为100-500°c，退火时间为1-I0h。本专利技术具体包括以下步骤(1)将锂源化合物、铁源化合物及磷源化合物按摩尔比1 1.2 1 1的比例混 合，再在其中加入碳源，以丙酮或无水乙醇为介质，以转速300-500r/min高速球磨6_48h， 在50-80°C下干燥后制得混合物；(2)将步骤(1)制得的混合物，在惰性气氛下加热到300-400°C，保温5_20h，再在 惰性气氛下加热到550-800°C，煅烧10-Mh，煅烧完成后反应物自然冷却至室温后取出，得 到磷酸铁锂正极材料。(3)将磷酸铁锂正极材料分散于有机溶剂(如乙醇、丙酮)中，然后加入占磷酸铁 锂正极材料重量百分比为0. 2-5. 0wt%的纳米线，该纳米线为金属纳米线、金属氧化物纳米 线中的一种或两种，通过超声搅拌使其均勻混合，随后干燥得到纳米线复合的磷酸铁锂正 极材料，最后经退火得到磷酸铁锂复合正极材料。上述的纳米线为金属或金属氧化物纳米线其中的一种或两种；锂源化合物为碳酸 锂、硝酸锂、醋酸锂或氢氧化锂；铁源化合物为二水草酸亚铁、氯化亚铁、硝酸亚铁或硫酸亚 铁；磷源化合物为磷酸二氢铵、磷酸氢二铵或磷酸钠；碳源为石墨、炭黑、葡萄糖、蔗糖等中 的一种或一种以上；惰性气氛是指氮气、氩气或氦气气氛。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是纳米线作为导电体填充在磷酸铁锂的颗粒间隙，形成空间网络结构，减小颗粒之 间的阻抗，使颗粒之间存在大量的空隙，有利于电解液的渗透，同时纳米线具有较大的比表 面积，有更多的活性点，电导率大，有利于Li+和电子的传输，从而改善锂离子电池的电化学 性能(如电池的可逆容量、倍率性能及循环寿命)。本专利技术方法的上述有益效果在下列实施例中得以证明。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1为实施例1中磷酸铁锂复合正极材料的X射线衍射图。图2为实施例1中磷酸铁锂复合正极材料的FESEM图片。图3为实施例1中磷酸铁锂复合正极材料的EDS图片。图4为实施例1中磷酸铁锂复合正极材料0. IC的充放电曲线。图5为实施例1中磷酸铁锂复合正极材料的倍率循环性能。具体实施例方式以下实施例旨在说明本专利技术而不是对本专利技术的进一步限定。实施例1将分析纯碳酸锂、草酸亚铁、磷酸二氢铵按照化学计量比0.5 1 1混合，再加 入少量的葡萄糖，以无水乙醇为介质，湿法球磨20h，干燥后得到前驱体。将前驱体置于管式 炉中，通入氩气保护，升温至350°C保温证后，再升温至700°C恒温烧结12h，随炉冷却至室 温。向上述产物中添加质量分数为0. 5wt%的镍纳米线，以乙醇作为分散剂，通过搅拌和超 声使其均勻混合，干燥后，在真空炉中，200°C保温lh，即得最终产物。制得的锂离子电池正极材料的XRD图如图1所示，SEM图如图2所示，EDS图如图 3所示。可见所得产物为橄榄石型磷酸铁锂，结构晶型完整，谱图中不存在杂质峰，产物纯度 较高。颗粒尺寸较为均勻，粒径较小。同时可以看到样品中镍纳米线均勻分布在活性颗粒 之间。下面将制得的磷酸铁锂正极材料用于实验电池电极的制作将活性材料磷酸铁锂粉末、导电剂乙炔黑和粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)按质量比 8:1: 1混合于适量溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，搅拌均勻，超本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种锂离子电池磷酸铁锂复合正极材料，在磷酸铁锂正极材料的颗粒间隙填充金属纳米线、金属氧化物纳米线中的一种或两种；或是在磷酸铁锂正极材料的颗粒间隙及在颗粒表面，填充和覆盖有金属纳米线、金属氧化物纳米线中的一种或两种。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：周益春，卢菲，潘勇，周兆峰，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：43
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。