本发明专利技术是有关于一种锂离子电池的磷酸锂铁粉末及其制作方法，其中磷酸锂铁粉末是具有一扁平片状的外型，其中磷酸锂铁粉末的厚度为5-200nm，且磷酸锂铁粉末的扁平平面的法线与锂离子通道的夹角为0-80°。此外，本发明专利技术所提供的磷酸锂铁粉末制作方法，仅需通过简单的工艺，即可制作出具有短锂离子行进距离的磷酸锂铁粉末，进而提升锂离子电池的充放电效率、及降低电池制作成本。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术是关于一种磷酸锂铁粉末及其制作方法，尤其指一种适用于。
技术介绍
近年来，随着各种可携式电子装置的发展，对于能量储存技术的关注也日益渐增。其中，电池为可携式电子装置主要的电力来源之一，尤其是目前最大宗的手机、笔记型计算机等可携式电子产品，均采用小型二次电池做为电力来源。除了可携式电子装置外，目前二次电池亦应用在电动车上。于现今所使用的二次电池中，以1990年初期所发展的锂二次电池(或锂离子电 池)成为众所瞩目的焦点。早期的锂离子电池系采用LiCoO2做为阴极材料，因其具有高工作电压、平稳充放电压的优点，故大量应用在可携式产品。而后，更发展出以橄榄石结构LiFePO4和尖晶石结构LiMn2O4做为阴极材料的锂离子电池。相较于以LiCoO2做为阴极材料，以LiFePO4和LiMn2O4做为阴极材料可更具有较佳安全性、较多充放电次数、较低成本等优点。虽然LiMn2O4具有成本低、安全性佳等优势，但在深度放电时易发生姜-泰勒(Jahn-Teller)效应,导致尖晶石崩坏而影响电池循环性能。LiFePO4除了拥有低成本和安全性高等两项优势外，理论电容量甚至比LiMn2O4更高，而可用于需大电流及高功率的装置上。同时，LiFePO4更具有无毒且环保的特性，且高温特性佳，故为目前最优异的锂离子电池阴极材料之一。目前的以LiFePO4做为阴极材料的锂离子电池，其平均放电电压为3. 4 3. 7V vs. Li+/Li。常见的锂离子电池结构包含一阴极、一阳极、一隔离板、及一含锂盐的电解质。其中，锂离子电池是依循锂的嵌埋-脱嵌机制进行电池的充放电，其充放电机制如下式(I)及(II)所示。充电LiFePO4-XLi+_xe-— XFePO4+(l_x) LiFePO4(I)放电FeP04+xLi.+xe-— x LiFePO4+(l_x)FePO4(II)当充电时，锂离子会脱离LiFePO4结构；而当放电时,锂离子会再进入LiFePO4结构。因此，锂离子电池的充放电是一个LiFeP04/FeP04两相过程。然而，锂离子在LiFePO4和FePO4中扩散系数相当低，故一般是于材料中掺杂金属添加物，以提升锂离子扩散速率。此夕卜，以目前发展的LiFePO4材料而言，因锂离子于粉末结构中行进距离较长，而有导电度差的问题；因此，一般是由包覆碳以增加粉体导电度，以提升电池的充放电效率。然而，无论是掺杂金属添加物或碳包覆，均会增加阴极材料LiFePO4的工艺步骤，而导致锂离子电池的成本增加。此外，现今多采用固态法制备LiFePO4粉末。然而，固态法的烧结温度却与产物性质极为相关。若烧结温度在700°C以下，烧结前原料要充分混合，否则会导致Fe3+杂质相；但若烧结温度低于600°C,产物平均粒径小于30 μ m,温度一提高,粒径分布就大于30 μ m,而须再加入后续研磨及过筛的步骤使产物粒径介于I μ m到10 μ m间。因此，固态法不易制作出锂离子行进距离为纳米尺寸的LiFePO4粉末。因此，目前亟需发展出一种以简便方法制作的锂离子电池用的纳米尺寸阴极材料，除了可提升电池的充放电效率外，更可降低锂离子电池的制作成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种锂离子电池的磷酸锂铁粉末，其具有较短的锂离子行进距离，进而提升锂离子电池的充放电效率。 本专利技术的另一目的在于提供一种锂离子电池的磷酸锂铁粉末的制作方法，以简单的工艺制作出具有较短锂离子行进距离的磷酸锂铁粉末，进而减少锂离子电池的制作成本。为实现上述目的，本专利技术提供的锂离子电池的磷酸锂铁粉末，具有一扁平片状的外型，其中该磷酸锂铁粉末的厚度为5-200nm，且该磷酸锂铁粉末的扁平平面的法线与锂离子通道的夹角为0-80°。所述的磷酸锂铁粉末，其中，该磷酸锂铁粉末具有一花瓣状的外型。所述的磷酸锂铁粉末，其中，该磷酸锂铁粉末的扁平平面的法线与锂离子通道的夹角为30-65°。所述的磷酸锂铁粉末，其中，该磷酸锂铁粉末的扁平平面晶带轴与锂离子通道b轴的夹角为0-80°。所述的磷酸锂铁粉末，其中，该磷酸锂铁粉末的扁平平面晶带轴与锂离子通道b轴的夹角为30-65。。所述的磷酸锂铁粉末，其中，该磷酸锂铁粉末的宽度为500nm-5ym。所述的磷酸锂铁粉末，其中，该磷酸锂铁粉末具有橄榄石结构。本专利技术提供的锂离子电池的磷酸锂铁粉末的制作方法，包括下列步骤(A)提供一含锂、铁、磷的有机溶剂混合溶液，其中该有机溶剂混合溶液中的锂来自于一锂前驱物、或一磷锂前驱物，该有机溶剂混合溶液中的铁来自于一铁前驱物、或一磷铁前驱物，且该有机溶剂混合溶液中的磷来自于一磷前驱物、一磷锂前驱物、或一磷铁前驱物；(B)加热反应该有机溶剂混合溶液，以制得一合成粉末；以及(C)热处理该合成粉末，以制得一磷酸锂铁粉末。所述的制作方法，其中，于步骤(B)中，是在一气氛下或通有一气流下，加热反应该有机溶剂混合溶液，以制得一合成粉末。所述的制作方法，其中，于步骤(C)中，是在一气氛下或通有一气流下，热处理该合成粉末，以制得一磷酸锂铁粉末。所述的制作方法，其中，该锂前驱物是至少一选自由LiOH、Li2C03、LiN03、CH3COOLi、Li2C2O4' Li2SO4' LiCl、LiBr、及 LiI 所组成的群组。所述的制作方法，其中，该铁前驱物是至少一选自由FeCl2、FeBr2, FeI2, FeSO4,(NH4) 2Fe (SO4)2, Fe (NO3) 2、FeC2O4、(CH3COO) 2Fe、及 FeCO3 所组成的群组。所述的制作方法，其中，该磷前驱物是至少一选自由H3PO4、NaH2PO4、Na2HPO4、Mg3 (PO4) 2及NH3H2PO4所组成的群组。所述的制作方法，其中，该磷锂前驱物是至少一选自由LiH2P04、Li2HPO4、及Li3PO4所组成的群组。所述的制作方法，其中，该磷铁前驱物是至少一选自由Fe3(PO4)2、及FePO4所组成的群组。所述的制作方法，其中，该有机溶剂混合溶液中包括至少一选自由界面活性剂、高分子电解质、及稳定剂所组成的群组。所述的制作方法,其中，该有机溶剂是选自由乙二醇(ethylene glycol, EG)、二乙二醇(diethylene glycol, DEG)、丙三醇(glycerol)、三乙二醇(triethylene glycol,TEG)、四乙二醇(tetraethylene glycol, TTEG)、聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)、二甲基亚讽(Dimethyl sulfoxide, DMS0)、二甲基甲酸胺(N, N-dimethylmethanamide, DMF)、及其混合物所组成的群组。 所述的制作方法,其中，该气氛或气流包含至少一选自由氮气、氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、一氧化碳、甲烷、氮氢混合气体、及其混合物所组成的群组。所述的制作方法,其中，该气氛或气流包含至少一选自由氮气、氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、一氧化碳、甲烷、氮氢混合气体、及其混合物所组成的群组。所述的制作方法，其中，该界面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵(Cetyltrimethylammonium bromide, CTAB)、十二烧基苯石黄酸钠(sodiumd本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种锂离子电池的磷酸锂铁粉末，具有一扁平片状的外型，其中该磷酸锂铁粉末的厚度为5？200nm，且该磷酸锂铁粉末的扁平平面的法线与锂离子通道的夹角为0？80°。
【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池的磷酸锂铁粉末，具有一扁平片状的外型，其中该磷酸锂铁粉末的厚度为5-200nm，且该磷酸锂铁粉末的扁平平面的法线与锂离子通道的夹角为0-80°。2.如权利要求I所述的磷酸锂铁粉末，其中，该磷酸锂铁粉末具有一花瓣状的外型。3.如权利要求I所述的磷酸锂铁粉末，其中，该磷酸锂铁粉末的扁平平面的法线与锂离子通道的夹角为30-65°。4.如权利要求I所述的磷酸锂铁粉末，其中，该磷酸锂铁粉末的扁平平面晶带轴与锂离子通道b轴的夹角为0-80°。5.如权利要求3所述的磷酸锂铁粉末，其中，该磷酸锂铁粉末的扁平平面晶带轴与锂离子通道b轴的夹角为30-65°。6.如权利要求I所述的磷酸锂铁粉末，其中，该磷酸锂铁粉末的宽度为500nm-5ym。7.如权利要求I所述的磷酸锂铁粉末，其中，该磷酸锂铁粉末具有橄榄石结构。8.一种锂离子电池的磷酸锂铁粉末的制作方法，包括下列步骤 (A)提供一含锂、铁、磷的有机溶剂混合溶液，其中该有机溶剂混合溶液中的锂来自于一锂前驱物、或一磷锂前驱物，该有机溶剂混合溶液中的铁来自于一铁前驱物、或一磷铁前驱物，且该有机溶剂混合溶液中的磷来自于一磷前驱物、一磷锂前驱物、或一磷铁前驱物； (B)加热反应该有机溶剂混合溶液，以制得一合成粉末；以及 (C)热处理该合成粉末，以制得一磷酸锂铁粉末。9.如权利要求8所述的制作方法，其中，于步骤(B)中，是在一气氛下或通有一气流下，加热反应该有机溶剂混合溶液，以制得一合成粉末。10.如权利要求8所述的制作方法，其中，于步骤(C)中，是在一气氛下或通有一气流下，热处理该合成粉末，以制得一磷酸锂铁粉末。11.如权利要求8所述的制作方法，其中，该锂前驱物是至少一选自由LiOH、Li2C03、LiNO3' CH3COOLi、Li2C2O4' Li2SO4' LiCULiBr 及 LiI 所组成的群组。12.如权利要求8所述的制作方法，其中，该铁前驱物是至少一选自由FeCl2、FeBr2,FeI2' FeSO4' (NH4)2Fe (SO4)2' Fe (NO3)2' FeC2O4' (CH3COO)2Fe 及 FeCO3 所组成的群组。13.如权利要求8所述的制作方法，其中，该磷前驱物是至少一选自由H3P04...
【专利技术属性】
技术研发人员：周丽新，吴贵兆，
申请(专利权)人：周丽新，
类型：发明
国别省市：
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