一种锂离子电池用硅酸亚铁锂/碳正极材料的制备方法，它涉及一种锂离子电池用正极材料的制备方法。本发明专利技术的目的是要解决现有制备的硅酸亚铁锂/碳复合材料存在纯度低、粒度不均一以及电化学性循环稳定性差的问题。方法：一、称取锂盐化合物、铁盐化合物、纳米二氧化硅和碳源化合物；二、采用球磨方法或超声分散方法将步骤一称取的物料分散于分散剂中，得到混合液；三、采用喷雾干燥方法对混合液进行干燥得到前驱体粉末；四、加热处理：在一定流速的惰性气体保护下对步骤三得到的前驱体粉末进行加热处理，自然冷却至室温，即得到锂离子电池用硅酸亚铁锂/碳正极材料。本发明专利技术主要用于制备锂离子电池用硅酸亚铁锂/碳正极材料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种锂离子电池用正极材料的制备方法。
技术介绍
随着人类社会的进步以及科学技术的发展，使得人类面临两大难题，一是煤、石油、天然气等不可再生资源的日益减少；二是人类赖以生存的环境问题日益突出。因此开发无污染、无公害的新能源技术已经迫在眉睫。自从基于钴酸锂正极的锂离子电池产业化以来，锂离子电池以其高能量密度、高放电电压、比容量大、自放电率低、无记忆效应和无污染等优点受到世界各国的广泛关注。近年来开发的铁系正极材料，因其具有资源丰富、价格便宜、无毒、环境友好、热稳定性好、完全性高等优点，也得到了广泛研究。目前报道的铁系正极材料主要是磷酸亚铁锂(LiFePO4)和硅酸亚铁锂(Li2FeSiO4),由于硅元素在地球上元素中含量第一，对环境和人类都没有危害，且Li2FeSiO4相对于LiFePO4具有原料价格更低廉、与环境的亲和性更好等优点，另外从Li2FeSiO4分子式上讲，Imol Li2FeSiO4可以嵌/脱2mol锂离子，这就意味着可能会获得比LiFePO4更大的容量，因此Li2FeSiO4有望成为新一代的低成本、高性能锂离子电池正极材料。正硅酸盐Li2FeSiO4具有与低温Li3PO4相似的结构，属于正交晶系，其中氧原子以正四面体紧密堆积方式排列，Fe与Si各自处于氧原子四面体中心位置。目前，文献报道的Li2FeSiO4的典型制备方法有高温固相合成、溶胶-凝胶法和水热法等。在《Electrochemical performance of Li2FeSiO4 as a new Li-battery cathode material》(作者A. Nyten等)中通过高温固相法以硅酸锂、草酸亚铁和正硅酸乙酯为原料，混合后在C0/C02气氛下750V反应24h高温合成了 Li2FeSi04/C复合材料，合成的Li2FeSiO4/C复合材料在60°C，以1/16C电流在2. 0 3. 7V充放电，放电容量为130mAh/g。在((Impact of synthesis conditions on the structure and performance of Li2FeSiO4))(作者R. Dominko等)中将二氧化硅经超声辅助均匀分散于氢氧化锂溶液，然后与氯化亚铁溶液混合，在密闭高压釜中150°C恒温反应72h以上，得到的粉末在Ar气氛下用蒸馏水反复洗涤，干燥后得到Li2FeSiO4粉体，但得到的材料电化学性能较差，室温下以1/30C倍率电流在2.0 4.2V充放电，可逆容量约为91mAh/g。在《Structure andelectrochemical performance of Li2MnSiO4 and Li2FeSiO4 as potential Li-batterycathode materials))(作者R. Dominko等)中将朽1檬酸铁、硝酸铁的混合物、CH3COOLi和SiO2粉末为原料，在超声水浴中制备凝胶，经干燥，研磨后于700°C的惰性气氛下反应Ih后得到Li2FeSiO4,得到的Li2FeSiO4在60。。，以1/20C电流在2. 0 3. 8V充放电，可逆容量 为110mAh/g左右。在申请号为201010148354. 2的中国专利《一种锂离子电池硅酸铁锂正极材料的制备方法》中公开按照Li Fe Si的摩尔比2 I I的比例将基础原料锂源化合物、铁源化合物和二氧化硅混合，并加入质量占上述基础原料总质量2% -40%的导热剂，进行研磨后的材料经干燥后压成块状，放入装有活性炭的坩埚中，再将坩埚置于微波中辐射加热2-30分钟，即可制得硅酸铁锂正极材料。在申请号为201010280398. 0的中国专利《一种高性能锂离子电池用硅酸亚铁锂正极材料及其制备方法》中公开料以锂源、铁源、硅源和碳源为原料，且使Li Fe Si的摩尔比为(1.98-2.05) (0. 98-1. 02) 1，碳源掺量为锂源、铁源、硅源三种物质混合物总质量的1-30%。按上述摩尔比和掺量比分别称取锂源、铁源、硅源和碳源，将硅源粉碎并分散于水中，搅拌和超声成悬浮液，将铁源和锂源溶于水，搅拌和超声，加入还原剂，将溶液中Fe3+还原成Fe2+，把硅盐的悬浮液倒入铁源和锂源溶液中，混匀后再加入碳源并混匀，在惰性气体保护下，将上述溶液蒸馏至溶剂完全挥发，经过烘干、压制、焙烧工艺制成。传统的高温固相合成法需要较高的合成温度，得到材料晶粒与颗粒大，不利于硅酸亚铁锂电化学性能的提高，而水热法、微波法、溶胶-凝胶法难以工业化应用，且得到粉体材料密度低，不利于提高电池的体积能量密度。因此，研究开发兼具良好电化学性能及较高密度的Li2FeSi04/C正极材料的制备方法，对于推动Li2FeSi04/C正极材料的研发与产业化进程，促进锂离子电池、电动车及相关产业的发展有着重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是要解决现有制备的硅酸亚铁锂/碳复合材料存在纯度低、粒度不均一以及电化学性循环稳定性差的问题，而提供。，具体是按以下步骤完成的一、称料首先按照Li Fe Si的摩尔比为(I. 9 2. I) (0. 95 I. 05) I称取锂盐化合物、铁盐化合物和纳米二氧化硅，然后按锂盐化合物、铁盐化合物和纳米二氧化硅总质量的0. 1% 25%称取碳源化合物；二、分散以去离子水或水-乙醇溶液为分散介质，采用球磨方法或超声分散方法将步骤一称取的锂盐化合物、铁盐化合物、纳米二氧化硅和碳源化合物分散于去离子水或水-乙醇溶液中，分散时间为0. 5h 3h，得到混合液；三、采用喷雾干燥方法对混合液进行干燥，即得到前驱体粉末；四、加热处理在流速为IOOmL/min 5000mL/min的惰性气体保护下对步骤三得到的前驱体粉末进行加热处理,首先以升温速率为1°C /min 20°C /min从室温升温至300°C 450°C，并在300°C 450°C下加热处理0. 5h 3h，然后继续以升温速率为1°C /min 20°C /min升温至500°C 750°C，并500°C 750°C下加热处理Ih 24h，然后自然冷却至室温，即得到锂离子电池用硅酸亚铁锂/碳正极材料。本专利技术的优点一、本专利技术原料混合采用固液结合的原料，可以使原料混合的均匀性大大提高；二、本专利技术采用球磨方法或超声分散方法和喷雾干燥相结合的方法，将前驱体粉碎、均匀混合、快速干燥并控制成均匀的球形，有利于保持原料均匀的混合状态、提高产品材料的振实密度和制备浆料时材料的流动性，所得硅酸亚铁锂/碳复合材料的二次颗粒粒度分布为0. 5 y m 15 y m ;三、本专利技术制备的锂离子电池用硅酸亚铁锂/碳正极材料颗粒细小、均匀、呈球形、纯度高、能量密度高、循环稳定性能好，具有良好的电导率，循环性能和较高的充放电容量，且以IC倍率充放电比容量为150mAh/g以上；所以本专利技术制备的锂离子电池用硅酸亚铁锂/碳正极材料具有很高的实用价值，作为电池正极材料具有广泛的应用前景。具体实施例方式具体实施方式一本实施方式是，具体是按以下步骤完成的一、称料首先按照Li Fe Si的摩尔比为(I. 9 2. I) (0. 95 I. 05) I称取锂盐、亚铁盐和纳米二氧本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：左朋建，程广玉，尹鸽平，杜春雨，程新群，马玉林，王振波，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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