本发明专利技术涉及一种碳包覆铌掺杂磷酸铁锂-钴酸锂复合正极材料的制备方法，包括如下步骤：（1）湿法干法混合制备碳包覆铌掺杂磷酸铁锂；（2）将上述碳包覆铌掺杂磷酸铁锂和层状结构的纯度为99.5wt%以上的钴酸锂机械混合后，在300-500r/min的转速下球磨20-30h，过100目筛，后得到碳包覆铌掺杂磷酸铁锂-钴酸锂复合正极材料。本发明专利技术制备的锂离子电池用复合正极材料，将磷酸铁锂掺杂铌改性以提高其离子扩散性能，然后再在其表面包覆碳层，以提高其导电率，最后在其中掺杂电位差与磷酸铁锂电位差互补的钴酸锂。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种。
技术介绍
磷酸铁锂材料是近年来出现并得到大规模产业化应用的动力锂离子电池正极材料。这种正极材料具有安全性好、晶体结构坚固、资源丰富、放电平台稳定和循环寿命长等特殊优点。但是传统的磷酸铁锂材料不能直接使用，必须进行碳包覆。主要的原因在于磷酸铁锂材料的电导率很低，接近绝缘体，锂离子和电子在其中的传输很困难。大量研究表明，通过金属离子掺杂和碳包覆，可以大大改善磷酸铁锂的离子扩散速率和电子电导率。经改性的磷酸铁锂放电比容量可以提高到140 150mAh/g，循环寿命也得到大大提高，2000循环容量保持率超过90%,可以满足低倍率小电流放电，比如纯电动汽车电池(放电倍率要求0.2 1C)、储能电站电池(充电倍率小于0.5C，放电倍率0.1C)等。但在混合动力汽车、汽车启动电源等要求高倍率(如20C或以上倍率)放电时，上述提高并不明显，磷酸铁锂材料在其整个充放电区间内，很难通过电位变化来判断其荷电状态，以其充电特性为例，在10%到95%的荷电状态变化区间内，其电位变化只有50mv，很难通过电位变化来判断其荷电状态。而在充满电的95%到100%荷电状态区间内，磷酸铁锂材料的电位变化达到200mv左右，此时一个小的容量差异会引起很大的电压变化，其一致性很难控制，导致功率特性差等问题，造成电池热量积累、电池表面发热严重、循环寿命缩短等问题，这就限制了磷酸铁锂材料的使用领域。
技术实现思路
本专利技术提供一种，使用该方法制备的正极材料，具有 良好导电性能、充放电速率和循环稳定性。为了实现上述目的，本专利技术提供的一种，包括如下步骤: (O制备碳包覆铌掺杂磷酸铁锂 按照摩尔比Fe:P=0.98-1.01的比例将硫酸亚铁水溶液和磷酸二氢铵水溶液混合后强力搅拌形成混合溶液，其中硫酸亚铁水溶液的浓度为l_2mol/L，磷酸二氢铵水溶液的密度为2-3mol/L，然后根据铁源的价态加入可以全部氧化二价铁的强氧化剂H2O2，生成磷酸铁，经过过滤、洗涤、干燥，得到球型磷酸铁； 对所述球型磷酸铁在以5-10°C /min的升温速度从室温升到600-700°C进行热处理，保温6-8h，得到去除水的磷酸铁，将所述去除水的磷酸铁和氢氧化锂、酚醛树脂和乙酸铌混合成原料，其中磷酸铁和氢氧化锂和乙酸铌按照摩尔比Fe:Li =Nb=1: (0.95-0.98):(0.05-0.02)称取，酚醛树脂的加入量为原料总重量的5-10%，以丙酮为分散剂，将上述原料在400-500r/min的转速下球磨4_5h后，干燥处理除掉分散剂得到前驱体粉末，在氩气气氛下以5-10°C /min的升温速度从室温升到850_900°C进行高温焙烧，保温10_15h，自然降温到室温，经粉碎、分级，得到碳包覆铌掺杂磷酸铁锂； (2)掺杂钴酸锂 将上述碳包覆铌掺杂磷酸铁锂和层状结构的纯度为99.5wt%以上的钴酸锂按照质量比为100:(5-8)机械混合后，在300-500r/min的转速下球磨20_30h，过100目筛，后得到碳包覆铌掺杂磷酸铁锂-钴酸锂复合正极材料。本专利技术制备的锂离子电池用复合正极材料，将磷酸铁锂掺杂铌改性以提高其离子扩散性能，然后再在其表面包覆碳层，以提高其导电率，最后在其中掺杂电位差与磷酸铁锂电位差互补的钴酸锂，使得其具有良好充放电稳定性和循环稳定性。因此该复合材料在用于锂离子电池时，具有较快的充放电速率容量以及较长的使用寿命。具体实施例方式实施例一 按照摩尔比Fe:P=0.98的比例将硫酸亚铁水溶液和磷酸二氢铵水溶液混合后强力搅拌形成混合溶液，其中硫酸亚铁水溶液的浓度为lmol/L，磷酸二氢铵水溶液的密度为2mol/L，然后根据铁源的价态加入可以全部氧化二价铁的强氧化剂H2O2，生成磷酸铁，经过过滤、洗涤、干燥，得到球型磷酸铁。对所述球型磷酸铁在以5°C /min的升温速度从室温升到600°C进行热处理，保温8h，得到去除水的磷酸铁，将所述去除水的磷酸铁和氢氧化锂、酚醛树脂和乙酸铌混合成原料，其中磷酸铁和氢氧化锂和乙酸铌按照摩尔比Fe: Li =Nb=1: 0.95:0.05称取，酚醛树脂的加入量为原料总重量的5%，以丙酮为分散剂，将上述原料在400r/min的转速下球磨5h后，干燥处理除掉分散剂得到前驱体粉末，在氩气气氛下以5°C /min的升温速度从室温升到850°C进行高温焙烧，保温15h，自然降温到室温，经粉碎、分级，得到碳包覆铌掺杂磷酸铁锂。将上述碳包覆铌掺杂磷酸铁锂和层状结构的纯度为99.5wt%以上的钴酸锂按照质量比为100:5机械混合后,在300r/min的转速下球磨30h,过100目筛,后得到碳包覆银掺杂磷酸铁锂-钴酸锂复合正极材料。实施例二 按照摩尔比Fe:P=1.01的比例将硫酸亚铁水溶液和磷酸二氢铵水溶液混合后强力搅拌形成混合溶液，其中硫酸亚铁水溶液的浓度为2mol/L，磷酸二氢铵水溶液的密度为3mol/L，然后根据铁源的价态加入可以全部氧化二价铁的强氧化剂H2O2，生成磷酸铁，经过过滤、洗涤、干燥，得到球型磷酸铁。对所述球型磷酸铁在以10°C /min的升温速度从室温升到700°C进行热处理，保温6h，得到去除水的磷酸铁，将所述去除水的磷酸铁和氢氧化锂、酚醛树脂和乙酸铌混合成原料，其中磷酸铁和氢氧化锂和乙酸铌按照摩尔比Fe:Li =Nb=1: 0.98: 0.02称取，酚醛树脂的加入量为原料总重量的10%，以丙酮为分散剂，将上述原料在500r/min的转速下球磨4h后，干燥处理除掉分散剂得到前驱体粉末，在氩气气氛下以10°C /min的升温速度从室温升到900°C进行高温焙烧，保温10h，自然降温到室温，经粉碎、分级，得到碳包覆铌掺杂磷酸铁锂。将上述碳包覆铌掺杂磷酸铁锂和层状结构的纯度为99.5wt%以上的钴酸锂按照质量比为100: 8机械混合后,在500r/min的转速下球磨20h,过100目筛,后得到碳包覆铌掺杂磷酸铁锂-钴酸锂复合正极材料。比较例 在循环搅拌磨中依次加入400ml蒸馏水、727.2g Fe (NO3) 3.9H20、207.6gH3P04和75.6gLi0H.H2O,循环搅拌30min后，再加入82.2g氧化淀粉和80g吐温80，循环搅拌4h，所得浊液置于烘箱110°c烘干，所得样品100目筛网破碎，得到淡黄色的前驱体粉末。将前驱体粉末放入石墨坩埚中，置于惰性气氛烧结炉中，在氧含量小于20ppm下，以2V /min的升温速率升温，在320°C处预分解4小时，同样的速率升温至700°C，煅烧12小时，样品随炉冷却至室温，得到LiFeP04/C复合材料。将上述实施例一、二以及比较例所得产物与导电炭黑和粘合剂聚偏氟乙烯以质量比80: 10: 10的比例混合，压制在镍网上，在150°C真空干燥24小时，作为工作电极。参比电极为金属锂，电解液为lmol/1 LiPFd^EC/DEC/DMC(体积比1:1:1)。在测试温度为25°C下进行电性能测试，经测试该实施例一和二的材料与比较例的产物相比，首次充放电速率提高了 47-55%，使用寿 命提高到1.3倍以上。权利要求1.一种，其特征在于，包括如下步骤: (1)制备碳包覆铌掺杂磷酸铁锂 按照摩尔比Fe:P=0.98-1.01的比例本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种碳包覆铌掺杂磷酸铁锂?钴酸锂复合正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）制备碳包覆铌掺杂磷酸铁锂按照摩尔比Fe:P=0.98?1.01的比例将硫酸亚铁水溶液和磷酸二氢铵水溶液混合后强力搅拌形成混合溶液，其中硫酸亚铁水溶液的浓度为1?2mol/L，磷酸二氢铵水溶液的密度为2?3mol/L，然后根据铁源的价态加入可以全部氧化二价铁的强氧化剂H2O2，生成磷酸铁，经过过滤、洗涤、干燥，得到球型磷酸铁；对所述球型磷酸铁在以5?10℃/min的升温速度从室温升到600?700℃进行热处理，保温6?8h，得到去除水的磷酸铁，将所述去除水的磷酸铁和氢氧化锂、酚醛树脂和乙酸铌混合成原料，其中磷酸铁和氢氧化锂和乙酸铌按照摩尔比Fe：Li：Nb=1:（0.95?0.98）：（0.05?0.02）称取，酚醛树脂的加入量为原料总重量的5?10%，以丙酮为分散剂，将上述原料在400?500r/min的转速下球磨4?5h后，干燥处理除掉分散剂得到前驱体粉末，在氩气气氛下以5?10℃/min的升温速度从室温升到850?900℃进行高温焙烧，保温10?15h，自然降温到室温，经粉碎、分级，得到碳包覆铌掺杂磷酸铁锂；（2）掺杂钴酸锂将上述碳包覆铌掺杂磷酸铁锂和层状结构的纯度为99.5wt%以上的钴酸锂按照质量比为100：（5?8）机械混合后，在300?500r/min的转速下球磨20?30h，过100目筛，后得到碳包覆铌掺杂磷酸铁锂?钴酸锂复合正极材料。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：朱苗红，
申请(专利权)人：朱苗红，
类型：发明
国别省市：
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