本发明专利技术公开了一种双碳源包覆的LiFePO4/C复合正极材料的两步法烧结制备方法。以硝酸铁、磷酸氢二铵、苯胺通过原位聚合法制得FePO4/PANI前驱体，再将前驱体与乙酸锂及碳源（抗坏血酸）混合后研磨充分，在氩气为保护气的气氛烧结炉中，将研磨充分后的样品在200℃-500℃下预烧5小时，待冷却后取出加入另一碳源（葡萄糖）进一步研磨，随后二次烧结,在600℃-1000℃下烧结8-15小时即得LiFePO4/C复合正极材料。本发明专利技术简单方便，成本低廉，双碳源的两步法加入不仅促进了材料的电子电导率的提高，同时提高了材料的电化学性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种制备双碳源包覆的LiFeP04/C复合正极材料的两步法烧结制备方法。
技术介绍
中国二次充电电池行业步入锂电时代，由于可充电的锂离子电池在环保上有着天然的优势，还具备循环寿命长，自放电率低，无记忆效应等等优点。锂离子二次电池被广泛的运用在各种便携式电子产品和通讯工具上，同时在电动汽车和储能设备上也有很重要的应用前景。近年来，锂电池的销量一直呈快速增长方式。高工锂电产业研究所预计，2014年动力锂离子电池市场和消费锂电池市场分别将达到350亿和750亿元。在锂离子电池的组·成中，正极材料占据着举足轻重的位置。相比于其它几种锂离子电池正极材料——锂钴氧化物、锂镍氧化物和锂锰氧化物，橄榄石型磷酸铁锂(LiFePO4)正极材料因其具有高理论容量、环境友好、低成本、热稳定性高、安全性好等优点得到了人们的广泛关注，同时是除锂钴氧化物正极材料之外的另一种能大规模生产的锂离子电池之一，因此，橄榄石型磷酸铁锂具有广阔的市场空间。。磷酸铁锂的主要的缺点就是其导电性弱，目前克服其电子电导率低的主要方法是碳包覆。碳包覆的均匀性及其碳层厚度会对LiFeP04/C材料的电化学性能产生极大的影响，因此碳源的种类、加入量以及加入时间也会对材料产生不同效果的影响。本专利技术采用原位聚合合成FeP04/PANI，在两步烧结的基础上，采用两步法加碳合成LiFeP04/C复合正极材料，两步法烧结使合成的材料粒径更加的均匀，两步法加碳进一步促进有机物在高温过程中分解的所形成的碳更充分、更均匀的包覆于LiFePO4正极材料表面，因此所制备的LiFeP04/C复合正极材料具有更佳的电化学性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种双碳源包覆的LiFeP04/C复合正极材料的两步法烧结制备方法。具体步骤为 (I)原位聚合制备前驱体FeP04/PANI :按化学计量比，分别将O. 0125mol_0. 05mol的Fe( N03)3 溶于装有 50ml-200ml 的蒸馏水的烧杯 I 中，O. 0125mol-0. 05mol 的(NH4)2HPO4溶于装有100ml-400ml蒸懼水的烧杯2中，并在烧杯2中加入O. 5ml-2ml苯胺,磁力搅拌5分钟后，将烧杯I中溶液逐滴加入烧杯2中，滴加完毕之后再在烧杯2中加入O. 5ml-2mlNH3-H2O调节pH值；在常温下磁力搅拌12小时后，真空抽滤，并用蒸馏水清洗2-3次，转移至60°C烘箱中干燥24小时即得相应FeP04/PANI前驱体。(2) LiFeP04/C复合材料的制备按化学计量比称取O. 0125mol_0. 05molCH3COOLi · 2H20放于玛瑙研钵中，加入10ml-20ml无水乙醇进行溶解，将步骤(I)制得的前驱体加入研钵中进一步研磨，研磨I小时后将前驱体与CH3COOLi · 2H20质量总和的5%-10%的抗坏血酸加入一起研磨，同时加入15ml-30ml无水乙醇，待研钵中的混料被磨成胶状物时停止研磨并转移至瓷舟中进行下一阶段的烧结；在氩气氛围下，200°C -500°C下预烧3-5小时后，取出加入O. 375g -I. 500g的无水葡萄糖进行研磨，研磨均匀后进行第二次烧结，在6000C -1000°C下烧结8-15小时后即得LiFeP04/C复合材料。所述Fe ( NO3) 3、(NH4) 2ΗΡ04、苯胺、NH3 · H2O, CH3COOLi · 2H20 和抗坏血酸均为分析纯。本专利技术以两步法烧结制备碳包覆的LiFePCM /C正极材料，硝酸铁为铁源，磷酸氢二铵为磷源，乙酸锂为锂源，抗坏血酸、葡萄糖为碳源，原料价格低廉，且制备过程中不产生有毒气体，对环境不造成污染。两步烧结法的运用，使材料烧结过程中颗粒的生长更加的均匀，结晶性能更加良好；双碳源的两步加入的方式使碳包覆的更加的均匀，碳网络覆盖得更加的全面。采用两步烧结法及两步加碳的方式制备的材料具有较高的充放电容量及良好的循环性能。 附图说明图I是本专利技术实施例I的XRD图。图2是本专利技术实施例I的首次充放电曲线。图3是本专利技术实施例I的循环寿命图。具体实施例方式实施例I : ⑴原位聚合制备前驱体FeP04/PANI :按化学计量比，分别将O. 025mol的Fe ( NO3) 3溶于装有IOOml蒸馏水的烧杯I中，O. 025mol的(NH4)2HPO4溶于装有200ml蒸馏水的烧杯2中，烧杯2中加入Iml苯胺，磁力搅拌5分钟后，将烧杯I中溶液逐滴加入烧杯2中，滴加完毕之后再在烧杯2中加入ImlMVH2O调节pH值；在常温下磁力搅拌12小时后，真空抽滤，并用蒸馏水清洗2次，转移至60°C烘箱中干燥24小时即得相应FeP04/PANI前驱体。(2) LiFeP04/C复合材料的制备按化学计量比称取相应质量的CH3COOLiCH2O放于玛瑙研钵中，加入15ml无水乙醇进行溶解，将步骤(I)制得的前驱体加入研钵中进一步研磨，研磨I小时后将前驱体与CH3COOLiCH2O质量总和的10%的抗坏血酸加入一起研磨，同时加入20ml无水乙醇，待研钵中的混料被磨成胶状物时停止研磨并转移至瓷舟中进行下一阶段的烧结；氩气氛围下，350°C下预烧5小时后，取出加入O. 75g的葡萄糖进行研磨，研磨均匀后进行第二次烧结，在650°C下烧结10小时后即得LiFeP04/C复合材料。所述Fe ( NO3) 3、(NH4) 2ΗΡ04、苯胺、NH3 · H2O, CH3COOLi · 2H20 和抗坏血酸均为分析纯。X射线粉末衍射分析技术(XRD)测试结果(见图I)表明样品属于正交晶系，Pnmb空间群。将所制备的样品制备成正极片，然后组装成CR2025型扣式电池。具体操作如下按照活性物质材料乙炔黑(C):PVDF=80 :10 :10比例分别称量，首先将适量NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)加入研钵中，再将称量好的PVDF(聚偏四氟乙烯)加入其中进行研磨，待PVDF完全溶解后加入乙炔黑及活性物质一起研磨，待混合比较均匀后，用简易涂敷器在铝箔上擀成厚度均匀的薄片，置于120°C真空干燥箱4小时后，将其冲成直径14mm的圆形极片，每个极片的质量在2mg-4mg之间。以金属锂片为负极,Celgard2300微孔聚丙烯膜为隔膜，用lmol/LiPF6/E C+DMC+EMC (1:1:1体积比)为电解液，在相对湿度低于5%、氧压低于IOppm的充满氩气的手套箱中组装成CR2025型扣式电池，然后置真空干燥箱12小时后，即可进行充放电测试。充电电压2. 5V-4. 2V，充放电倍率为O. 2C，其首次放电比容量为156. 7mAh/g，充放电效率为98%，首次充放电曲线见图2。样品的充放电10次以后的循环性能如图3所示。实施例2: ⑴原位聚合制备前驱体FeP04/PANI :按化学计量比，分别将O. 025mol的Fe ( NO3) 3溶于装有IOOml蒸馏水的烧杯I中，O. 025mol的(NH4)2HPO4溶于装有200ml蒸馏水的烧杯2中，在烧杯2中加入Iml苯胺，磁力搅拌5分钟后，将烧杯I中溶液逐滴加入烧杯2中，滴加完毕之后再在烧杯2中加入ImlMVH2O调节PH值；在常温下磁力搅拌12小时后，真空抽滤，并用蒸馏水清洗3次，转本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种双碳源包覆的LiFePO4/C复合正极材料的两步法烧结制备方法，其特征在于具体步骤为：⑴？原位聚合制备前驱体FePO4/PANI：按化学计量比，分别将0.0125mol？0.05mol的Fe(？NO3)3溶于装有50ml？200ml的蒸馏水的烧杯1中，？0.0125mol？0.05mol的(NH4)2HPO4溶于装有100ml？400ml蒸馏水的烧杯2中，并在烧杯2中加入0.5ml？2ml苯胺，磁力搅拌5分钟后，将烧杯1中溶液逐滴加入烧杯2中，滴加完毕之后再在烧杯2中加入0.5ml？2ml？NH3？H2O调节pH值；在常温下磁力搅拌12小时后，真空抽滤，并用蒸馏水清洗2？3次，转移至60℃烘箱中干燥24小时即得相应FePO4/PANI前驱体；⑵？LiFePO4/C复合材料的制备：按化学计量比称取0.0125mol？0.05mol？CH3COOLi·2H2O放于玛瑙研钵中，加入10ml？20ml无水乙醇进行溶解，将步骤（1）制得的前驱体加入研钵中进一步研磨，研磨1小时后将前驱体与CH3COOLi·2H2O质量总和的5%？10%的抗坏血酸加入一起研磨，同时加入15ml？30ml无水乙醇，待研钵中的混料被磨成胶状物时停止研磨并转移至瓷舟中进行下一阶段的烧结；在氩气氛围下，200℃？500℃下预烧3？5小时后，取出加入0.375g？？1.500g的无水葡萄糖进行研磨，研磨均匀后进行第二次烧结，在600℃？1000℃下烧结8？15小时后即得LiFePO4/C复合材料；所述Fe(？NO3)3、(NH4)2HPO4、苯胺、NH3·H2O、CH3COOLi·2H2O和抗坏血酸均为分析纯。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：肖顺华，蒋英，程中原，靳云霞，于鹏飞，
申请(专利权)人：桂林理工大学，
类型：发明
国别省市：
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