本发明专利技术涉及一种锂电池纳米碳包覆磷酸亚铁锂正极材料的制备方法，属于锂电池正极材料技术领域。本发明专利技术首先通过液相反应法以廉价的三价铁为铁源制备颗粒均匀的纳米磷酸亚铁锂材料，然后通过高温催化对所制备的纳米磷酸亚铁锂材料进行碳包覆，与现有的制备技术相比，本发明专利技术的制备方法通过液相还原法制备的纳米磷酸亚铁锂，材料颗粒尺寸均匀，同时采用三价铁源，解决了亚铁离子容易氧化的问题；该制备方法通过高温催化对所制备的纳米磷酸亚铁锂材料进行碳包覆，提高了材料的结晶度和电子电导率，非常适用于高倍率充放电的锂离子二次电池。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种锂离子电池正极材料磷酸亚铁锂的制备方法，特别涉及，属于锂电池正极材料
技术介绍
锂离子电池正极材料磷酸亚铁锂具有理论容量高(170mAh/g理论比容量)，结构稳定，安全性能好，循环性能优异，原料来源广泛等优点，被认为是最有前途的锂离子动力和储能电池的正极材料之一。但是该材料低的电导率(室温下约为10_9S/cm)和低的锂离子扩散系数导致其高倍率性能差，从而限制它进一步的应用。目前磷酸亚铁锂的制备方法主要有高温固相法、水热法、溶胶-凝胶法、液相共沉淀法等等。例如 Barker 等人(J. Barker, Μ. Y. Saidi, J. L. Swoyer, Lithium iron (III) phospho-oIivines prepared by a novl carbothermal reduction method. Eletrochem. Solid-State Lett. , 2003，6(3) : A53-A50.)以三价铁(Fe2O3)为铁源， LiH2PO4为锂源和磷原，碳为还原剂和碳源，采用高温碳热还原法在Ar气氛中合成制备出了 LiFeP04/C复合材料。由于起始原料的无规则形状，该方法合成的材料颗粒形貌难以控制， 颗粒尺寸较大，材料粒径分布不均匀，导致其高倍率性能改进效果并不明显。Yang 等人(J. S. Yang, J. J. Xu, Nonaqueous so1-gel synthesis of high-performance LiFePO4. Eletrochem. Solid-State Lett. , 2004， 7(12): A515-A518.)用非水溶胶凝胶的方法以醋酸亚铁、醋酸锂和磷酸为原料制备了 LiFeP04/C复合材料，平均颗粒尺寸在100-300 nm左右。该制备方法优点是原料混合在分子间进行的，合成温度低，焙烧后产物颗粒细小尺寸均匀，尺寸分布范围窄，相对固相法有着难以比拟的优势，而缺点是常用成本较贵的二价铁源，锂源消耗较多，制备工艺复杂困难，容易引入Fe3+ 杂质。
技术实现思路
本专利技术旨在解决磷酸亚铁锂材料低的电导率的问题，针对现有的制备方法的各种不足，本专利技术提供了一种锂电池纳米·碳包覆磷酸亚铁锂正极材料的制备方法，该工艺能有效地控制磷酸亚铁锂的粒径和相成分，提高导电性能，改善其电化学性能。为了实现上述专利技术目的，其具体的技术方案如下，其特征在于包括以下工艺步骤A、按L1:Fe:P的摩尔比为1-1.5:1:1称取锂源化合物、三价铁源化合物和磷源化合物，置于反应釜内，同时向反应釜中添加去离子水，然后向反应釜添加还原剂，最后溶液在 110-150°C下反应2-10小时的到灰绿色的悬浊液；B、将步骤A中的灰绿色的悬浊液用去离子水进行离心洗涤后，在60-100°C下干燥6-10 小时得到磷酸亚铁锂材料；C、将步骤B中制备的磷酸亚铁锂材料与碳源催化剂、含碳有机物，按摩尔比为 1:0. 001-0. 005:0. 01-1的比例称量后球磨混合均匀，然后置于惰性气氛保护炉中，在 450-750°C温度下焙烧2-16小时，自然冷却得到锂电池纳米碳包覆磷酸亚铁锂正极材料。优选的，本专利技术在步骤A中，所述的锂源化合物为氢氧化锂、碳酸锂、草酸锂、醋酸锂和碘化锂中的一种或者任意比例的多种。优选的，本专利技术在步骤A中，所述的三价铁源化合物为三氯化铁、磷酸铁、硫酸铁、 三氧化二铁、四氧化三铁和硝酸铁中的一种或者任意比例的多种。优选的，本专利技术在步骤A中，所述的磷源化合物为磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸铵、磷酸、磷酸铁和磷酸二氢钠中的一种或者任意比例的多种。优选的，本专利技术在步骤A中，所述的去离子水的加入量为向反应釜中添加去离子水使其填充度为50-80%。优选的，本专利技术在步骤A中，所述的还原剂为羧酸类、醛类、羟胺类化合物如氯化羟胺、硫酸羟胺、正丁醛、酒石酸、抗坏血酸和甲酸中的一种或者任意比例的多种。优选的或者更进一步的，本专利技术在步骤A中，所述的还原剂的加入量为按照Fe离子和还原剂的摩尔比为O. 2 :1的比例向反应釜添加还原剂。优选的，本专利技术在步骤B中，所述的离心洗涤为离心洗涤3-5次。优选的，本专利技术在步骤C中，所述的碳源催化剂为Fe、Cr、Ni双环戊二烯基化合物中的一种。优选的，本专利技术在步骤C中，所述的含碳有机物为碳氢氧化合物或碳氢化合物。 如葡萄糖，淀粉、蔗糖、聚乙烯醇、聚丁二烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氧化乙烯、聚丙烯酸、聚山梨酯类中的一种或者任意比例的多种。本专利技术带来的有益技术效果 1、本专利技术首先通过液相反应法以廉价的三价铁为铁源制备颗粒均匀的纳米磷酸亚铁锂材料，然后通过高温催化对所制备的纳米磷酸亚铁锂材料进行碳包覆，与现有的制备技术相比，本专利技术的制备方法通过液相还原法制备的纳米磷酸亚铁锂，材料颗粒尺寸均匀，同时采用三价铁源，解决了亚铁离子容易氧化的问题；该制备方法通过高温催化对所制备的纳米磷酸亚铁锂材料进行碳包覆，提高了材料的结晶度和电子电导率，非常适用于高倍率充放电的锂离子二次电池；2、本专利技术首先采用三价的铁源和添加还原剂解决了前躯体中亚铁离子的氧化问题，其次在第一步的液相反应条件下材料颗粒不会长大，能够得到纳米颗粒，只是结晶度不完整， 后续的高温催化焙烧一方面提高材料结晶度，通过添加碳源抑制颗粒过份长大，另一方面通过碳催化剂提高了包覆碳的石墨化程度，从而提高材料的电子电导率。附图说明图1是实施例9中LiFePO4材料的SEM照片。图2是实施例9所制备的LiFePO4材料在不同倍率下的放电曲线，电压范围 2. 5-4. 3V，电解液为I mol/L LiPF6的等体积比碳酸乙烯脂(EC)、二甲基碳酸脂(DMC)溶液， 测试温度为25°C ±0. 5°C。具体实施方式实施例1，包括以下工艺步骤A、按L1:Fe:P的摩尔比为1:1:1称取锂源化合物、三价铁源化合物和磷源化合物，置于反应釜内，同时向反应釜中添加去离子水，然后向反应釜添加还原剂，最后溶液在110°C下反应2小时的到灰绿色的悬池液；B、将步骤A中的灰绿色的悬浊液用去离子水进行离心洗涤后，在60°C下干燥6小时得到磷酸亚铁锂材料；C、将步骤B中制备的磷酸亚铁锂材料与碳源催化剂、含碳有机物，按摩尔比为 1:0. 001:0. 01的比例称量后球磨混合均匀，然后置于惰性气氛保护炉中，在450°C温度下焙烧2小时，自然冷却得到锂电池纳米碳包覆磷酸亚铁锂正极材料。实施例2，包括以下工艺步骤A、按L1: Fe: P的摩尔比为1. 5:1:1称取锂源化合物、三价铁源化合物和磷源化合物，置于反应爸内，同时向反应爸中添加去离子水，然后向反应爸添加还原剂，最后溶液在150°C 下反应10小时的到灰绿色的悬池液；B、将步骤A中的灰绿色的悬浊液用去离子水进行离心洗涤后，在100°C下干燥10小时得到磷酸亚铁锂材料；C、将步骤B中制备的磷酸亚铁锂材料与碳源催化剂、含碳有机物，按摩尔比为 1:0. 005:1的比例称量后球磨混合均匀，然后置于惰性气氛保护炉中，在750°C温度下焙烧 16小时，自然冷却得到锂电池纳米碳包覆磷酸亚铁锂正极材料。 实施例3，包括以下工艺步骤A、按L1:Fe:P的摩尔比为1.25:1:1称本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种锂电池纳米碳包覆磷酸亚铁锂正极材料的制备方法，其特征在于：包括以下工艺步骤：A、按Li:Fe:P的摩尔比为1?1.5:1:1称取锂源化合物、三价铁源化合物和磷源化合物，置于反应釜内，同时向反应釜中添加去离子水，然后向反应釜添加还原剂，最后溶液在110?150℃下反应2?10小时的到灰绿色的悬浊液；B、将步骤A中的灰绿色的悬浊液用去离子水进行离心洗涤后，在60?100℃下干燥6?10小时得到磷酸亚铁锂材料；C、将步骤B中制备的磷酸亚铁锂材料与碳源催化剂、含碳有机物，按摩尔比为1:0.001?0.005:0.01?1的比例称量后球磨混合均匀，然后置于惰性气氛保护炉中，在450?750℃温度下焙烧2?16小时，自然冷却得到锂电池纳米碳包覆磷酸亚铁锂正极材料。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郑威，吴仕明，王瑨，李明科，
申请(专利权)人：中国东方电气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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