一种用CePO4进行修饰的LiFePO4复合正极材料的制备方法，它有四大步骤：步骤一：配制溶液：步骤二：水热制备：步骤三：抽滤、水洗及干燥：步骤四：煅烧处理：最后得到的即为LiFePO4/C/CePO4复合正极材料。本发明专利技术中起修饰作用的CePO4在水热反应过程中由H3PO4与Ce(NO3)3反应生成，其不溶于水，颗粒尺寸只有数十纳米，可以像钉子一样抑制LiFePO4颗粒尺寸的长大，从而达到细化颗粒尺寸，大幅度缩短Li+的扩散路径，提高材料电性能的作用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及ー种用CePO4进行修饰的LiFePO4复合正极材料的制备方法，它是ー种对LiFePO4正极材料进行改性，以提高其电性能的方法，属于材料、电化学、新能源等领域。
技术介绍
20世纪人类社会经济高速发展的同时也出现了环境污染、能源短缺、生态破坏等一系列重大问题。开发绿色新能源是当务之急。作为新能源的代表之一， 锂离子二次电池具有广阔的应用前景。截止到目前，锂离子电池已经基本覆盖了几乎所有的便携式电子产品比如手机、笔记本电脑等，并且纯电动汽车和混合电动汽车也已经问世。在众多锂离子电池正极材料中，LiFePO4有其独特的优势，包括高的热稳定性，环境友好性，成本低廉，较高的电压平台和放电比容量，这些优势决定了 LiFePOJf会是非常有应用前景的锂离子电池正极材料。但是LiFePO4自身也有较为明显的缺陷，其电子电导率和离子扩散率很低，这极大地限制了其在大电流充放电条件下的使用。目前针对LiFePO4的研究主要集中在如何提高其电子电导率和离子扩散率。总结近些年的研究，主要的改性方式主要包括以下三个方面ー是细化颗粒尺寸，优化形貌，減少Li+扩散路径。ニ是进行碳包覆，以提高颗粒间的电子电导率。三是通过高价金属离子掺杂来提高其离子扩散率。本申请人专利技术了一种通过CePO4修饰以提高LiFePO4电性能的制备方法，在LiFePO4颗粒表面修饰纳米CePO4,显著抑制了颗粒的长大，大幅度缩短Li+的扩散路径。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供ー种用CePO4进行修饰的LiFePO4复合正极材料的制备方法。这种方法简便，可行，且能够显著提高LiFePO4复合正极材料的电性能。本专利技术的技术解决方案ー种用CePO4进行修饰的LiFePO4M合正极材料的制备方法，该方法具体步骤如下步骤ー配制溶液将LiOH · H2O, FeSO4 · 7H20、H3PO4 (85wt%)、C6H8O6 (抗坏血酸)和 Ce(NO3)3 ·3Η20 按照 Li Fe P =C6H8O6 Ce=3:1: (1+x) :0. 2:x 的物质的量比进行称量(x 为CePO4在复合材料中的物质的量的比例，x=0. 003-0. 02)。将LiOH -H2O和H3PO4溶于去离子水搅拌均匀形成ー种乳状溶液，然后将FeSO4 · 7H20、C6H8O6和Ce (NO3) 3 · 3H20缓慢溶于去离子水搅拌均匀形成另ー种溶液。将两种溶液混合，其中FeSO4的浓度为O. 4-0. 6mol/L，用氨水调节混合溶液的PH值为7-8。步骤ニ 水热制备将溶液迅速转入装有特氟龙罐的反应釜中，然后将反应釜置于恒温炉中，控制加热温度为160-190°C，加热时间为10-14小时。步骤三抽滤、水洗及干燥水热反应之后，去除反应产物的上层清液，剰余部分采用抽滤的方式，分别用去离子水和丙酮反复清洗2-3次。之后将滤饼放置在真空干燥箱中，60-80°C下，干燥3-4小时。步骤四煅烧处理将干燥后的粉体放入瓷舟内，转入气氛炉中进行煅烧。控制热处理温度为650-750°C，恒温时间为1-2小吋，升温速率为3_5°C /min,气氛由氢气体积含量为2-4%的氩气提供。最后得到的即为LiFeP04/C/CeP04复合正极材料。本专利技术的优点是起修饰作用的CePO4在水热反应过程中由H3PO4与Ce (NO3) 3反应生成，其不溶于水，颗粒尺寸只有数十纳米，可以像钉子一祥抑制LiFePO4颗粒尺寸的长大，从而达到细化颗粒尺寸，提高材料电性能的作用。附图说明图Ia 为 LiFeP04/C (a)的 SEM 照片图Ib 为 LiFeP04/C/CeP04 (b)的 SEM 照片 图2 为 LiFeP04/C/CeP04 的 TEM 照片图3为本专利技术流程框图具体实施例方式见图3，本专利技术ー种用CePO4进行修饰的LiFePO4复合正极材料的制备方法，该方法具体步骤如下步骤ー配制溶液将LiOH · H2O, FeSO4 · 7H2CK H3PO4 (85wt%)、C6H8O6 (抗坏血酸)和 Ce(NO3)3 ·3Η20 按照 Li Fe P =C6H8O6 Ce=3:1: (1+x) :0. 2:x 的物质的量比进行称量(x 为CePO4在复合材料中的物质的量的比例，x=0. 003-0. 02)。将LiOH -H2O和H3PO4溶于去离子水搅拌均匀形成ー种乳状溶液，然后将FeSO4 · 7H20、C6H8O6和Ce (NO3) 3 · 3H20缓慢溶于去离子水搅拌均匀形成另ー种溶液。将两种溶液混合，其中FeSO4的浓度为O. 4-0. 6mol/L，用氨水调节混合溶液的PH值为7-8。步骤ニ 水热制备将溶液迅速转入装有特氟龙罐的反应釜中，然后将反应釜置于恒温炉中，控制加热温度为160-190°C，加热时间为10-14小时。步骤三抽滤、水洗及干燥水热反应之后，去除反应产物的上层清液，剰余部分采用抽滤的方式，分别用去离子水和丙酮反复清洗2-3次。之后将滤饼放置在真空干燥箱中，60-80°C下，干燥3-4小时。步骤四煅烧处理将干燥后的粉体放入瓷舟内，转入气氛炉中进行煅烧。控制热处理温度为650-750°C，恒温时间为1-2小吋，升温速率为3_5°C /min,气氛由氢气体积含量为2-4%的氩气提供。最后得到的即为LiFeP04/C/CeP04复合正极材料。下面结合具体实施方式对本专利技术进行详细说明，但本专利技术的保护范围并不仅限于下列实施例，应包括专利申请书中的全部内容。实施例I称取6. 294g 的 LiOH ·Η20 和 5. 768g 的 H3PO4 (85wt%)，加入 50ml 去离子水，用磁力搅拌器搅拌30min,形成乳状液体。另称取13. 9g的FeSO4 ·7Η20、I. 76g的C6H8O6和O. Ig的Ce(NO3)3 ·3Η20缓缓加入50ml去离子水中，并轻轻搅拌至全部溶解。随后将两种溶液混合，用氨水调节PH值为7，迅速转入装有特氟龙罐的反应釜中。反应物在恒温炉中180°C下加热12小吋。待冷却至室温后，将水热反应之后生成的初级样品进行抽滤，用去离子水和丙酮洗涤2次，之后将滤饼放置在真空干燥箱内，70°C下，真空干燥4小吋。最后再转入气氛炉中进行煅烧热处理，温度为700°C，升温速率5°C/min，恒温I小吋。还原环境由氢气体积含量为3%的氩气提供。最后得到的即为LiFeP04/C/0. 5CeP04复合正极材料(CePO4添加量为O. 5%)。电性能测试结果表明，在O. ICUC和IOC的放电倍率下，材料的放电比容量分别为150. 3、130. I和92. 2mAh g^,明显优于没有修饰CePO4的LiFeP04/C复合正极材料的电性能。实施例2在水热制备LiFePO4复合正极材料的原料中，改变添加的CePO4的含量为1%，即称取O. 2g的Ce(NO3)3 · 3H20,其余均按照实例I的步骤进行，最后制得的标记为LiFeP04/C/CePO4M合正极材料。SEM和TEM照片如图la、图lb、图2所示。从图la、图Ib可以看出材料的颗粒尺寸较未修饰CePO4的LiFePO4复合正极材料有了明显的细化，从图2可以看出CePO4纳米颗粒可以像钉子一样嵌在在LiFe本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用CePO4进行修饰的LiFePO4复合正极材料的制备方法，其特征在于：该方法具体步骤如下：步骤一：配制溶液：将LiOH·H2O、FeSO4·7H2O、H3PO4(85wt%)、C6H8O6和Ce(NO3)3·3H2O按照Li：Fe：P：C6H8O6：Ce=3:1:(1+x):0.2:x的物质的量比进行称量，x为CePO4在复合材料中的物质的量的比例，x=0.003？0.02；将LiOH·H2O和H3PO4溶于去离子水搅拌均匀形成一种乳状溶液，然后将FeSO4·7H2O、C6H8O6和Ce(NO3)3·3H2O缓慢溶于去离子水搅拌均匀形成另一种溶液；将两种溶液混合，其中FeSO4的浓度为0.4？0.6mol/L，用氨水调节混合溶液的PH值为7？8；步骤二：水热制备：将溶液迅速转入装有特氟龙罐的反应釜中，然后将反应釜置于恒温炉中，控制加热温度为160？190℃，加热时间为10？14小时；步骤三：抽滤、水洗及干燥：水热反应之后，去除反应产物的上层清液，剩余部分采用抽滤的方式，分别用去离子水和丙酮反复清洗2？3次；之后将滤饼放置在真空干燥箱中，60？80℃下，干燥3？4小时；步骤四：煅烧处理：将干燥后的粉体放入瓷舟内，转入气氛炉中进行煅烧；控制热处理温度为650？750℃，恒温时间为1？2小时，升温速率为3？5℃/min，气氛由氢气体积含量为2？4%的氩气提供，最后得到的即为LiFePO4/C/CePO4复合正极材料。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张俊英，权威，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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