一种孔状LiFePO4/C复合材料的制备方法技术

一种锂离子电池孔状LiFePO4/C复合材料的制备方法，具体步骤如下：(1)将锂源、磷源和铁源按摩尔比1:1:1称取后，转移入搅拌缸中，加水作为分散剂，充分搅拌直至分散均匀；(2)在搅拌条件下将碳源加入到(1)步骤得到的溶液中，搅拌1-5h，充分反应之后得到前驱体；(3)将(2)步骤中得到的前驱体不经过洗涤，经过抽滤，除去水分后直接将产物在80℃烘箱中干燥5-12h；(4)将烘干后前驱体置于管式炉中650-800℃下烧结2-8h，烧结过程中通惰性气体保护，得到最终样品孔状LiFePO4/C。

【技术实现步骤摘要】
一种孔状LiFeP04/C复合材料的制备方法
本专利技术涉及一种锂离子电池正极材料制备方法，尤其涉及一种孔状LiFeP04/C复合材料的制备方法。
技术介绍
锂离子电池因其具有高比能量、高比功率和高温性能好等优点，已经受到人们的普遍欢迎，广泛应用于移动电话、计算机、相机等的电源，并已在航空、航天、人造卫星及军用设备通讯领域逐步代替传统的电源，高容量、大功率的动力型锂离子电池也将成为环保型电动汽车的理想电源。磷酸铁锂作为锂离子二次电池新型正极材料，具有较高的理论比容量、适中的电压平台等优点。目前，工业上主要采用固相法合成LiFePO4，采用二价铁源或三价铁源作为原料。因为三价铁源稳定且价格低廉，有利于降低电极材料的价格，因此采用三价铁源成为工业上合成LiFePO4的趋势。采用三价铁源制备磷酸铁锂，常用碳热还原法或借助于还原性气氛合成，也有关于水热还原法的报道。用碳热还原法制备LiFePO4的报道中，按LiFePO4最终形成的结构可分为以下两类:1)用模板法合成具有特殊结构的LiFePO4，这种方法一般需要借助外加的硬模板合成具有有序结构的LiFePO4 ；2)通过具有特殊形貌的碳(比如碳纳米管)复合来形成特殊结构的LiFeP04。其中 Sunhye Lim等(Lim S，Yoon C S，Cho J.Synthesisof Nanowire and Hollow LiFePO4 Cathodes for High-Performance Lithium Batteries.Chemistry of Materials, 2008，20(14):4560 - 4564)釆用 KIT-6 和 SBA-15，成功制备了纳米线结构和孔状结构的LiFePO4材料，这两种结构的材料在IOC倍率下放电都可以达到初始容量的89%，当放电倍率提高到15C时孔状结构的LiFePO4电化学性能仍然较理想。Cara M.Doherty(Doherty C M , Caruso R A, Smarsly B M, et al.Colloidal CrystalTemplating to Produce Hierarchically Porous LiFePO4 Electrode Materials forHigh Power Lithium 1n Batteries.Chemistry of Materials, 2009，21 (13):2895 -2903)及其合作者通过形成胶态晶体模板来制备具有分级多孔的LiFePO4材料，该种材料的孔径分布从10到100 nm，并且电化学性能优良，在0.1C放电时比容量达160 mAhg—1，在高倍率 5C 放电时仍能达到 115 mAhg' Jinli Yang 等人(Yan J L, Wang JJ, Li X F，et al.Hierarchically Porous LiFeP04/nitrogen_doped Carbon Nanotubes Compositeas a Cathode for Lithium 1n Batteries.Journal of Materials Chemistry, 2012，22(15) 7537-7543)用掺氮的碳纳米管(N-CNTs)与LiFePO4复合制备了具有分级多孔结构的LiFeP04/N-CNTs。该种结构的LiFePO4在0.1C倍率下放电比容量达138 mAhg—1，比单独的LiFeP04/CNTs材料的电化学性能(0.1C，113 mAhg—1)优越。有序的孔结构虽然可以通过硬模板法得到，但硬模板法中通常用到SiO2做模板，在制样的最后还需要去除，增加了实验的流程，延长了实验周期。LiFePO4与有特殊结构的碳复合既可以得到有序孔结构又不需要去除模板，能缩短生产周期，而且有序的孔结构还可以增大材料的比表面积，更有利于电解液的渗透，以提高材料的电化学性能。如果能通过自身反应形成有特殊结构的材料来改善电极材料的电化学性能，则可以进一步提高生产效率扩大应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种既能够得到有序孔结构又不需要去除模板，能缩短生产周期，提高生产效率的一种孔状LiFeP04/C复合材料的制备方法。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为:一种锂离子电池孔状LiFeP04/C复合材料的制备方法，其特征在于:具体步骤如下:(I)将锂源、磷源和铁源按摩尔比1:1:1称取后，转移入搅拌缸中，加水作为分散剂，充分搅拌直至分散均匀；(2)在搅拌条件下将碳源加入到(I)步骤得到的溶液中，搅拌l_5h，充分反应之后得到前驱体；(3)将(2)步骤中得到的前驱体不经过洗涤，经过抽滤，除去水分后直接将产物在80°C烘箱中干燥5-12h ；(4)将烘干后前驱体置于管式炉中650-800°C下烧结2-8h，烧结过程中通惰性气体保护，得到最终样品孔状LiFeP04/C。此方法中，(I)在搅拌条件下将苯胺(ANI)加入到磷酸二氢铵溶液中，搅拌反应l-2h ； (2)将FeCl3.6H20分散液加入到(I)步骤得到的溶液中，持续搅拌反应3_5h后，得到FeP04/PANI (聚苯胺)前驱体；(3)将Li2CO3粉末直接加入(3)步骤得到的前驱体中，然后持续搅拌lh，不经过洗涤直接将产物放入60 °C烘箱中烘干；(4)将烘干后前驱体置于管式炉中经650°C，保温3h的热处理，得到孔状LiFeP04/C。此方法中，锂源为碳酸锂、氢氧化锂、磷酸二氢锂、醋酸锂中的一种或多种。此方法中，铁源为磷酸铁、氯化铁、氧化铁、草酸亚铁中的一种或多种。此方法中，磷源为磷酸铁、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵中的一种或多种。[0011 ] 此方法中，所述碳源为苯胺(ANI)。本专利技术的优点效果在于:由于本专利技术的这种方法，所以使用本专利技术LiFePO4与有特殊结构的碳复合既可以得到有序孔结构又不需要去除模板，而且有序的孔结构还可以增大材料的比表面积，更有利于电解液的渗透，以改善电极材料的电化学性能，并缩短了生产周期，提闻生广效率。【附图说明】图1为本专利技术实施例1所制备的孔状LiFeP04/C的XRD图。图2为本专利技术实施例1所制备的孔状LiFeP04/C的TEM图。图3为本专利技术实施例1所制备的孔状LiFeP04/C在I mV/s的扫描速率下的循环伏安曲线 图4为本专利技术实施例1、比较例1、比较例2所制备的孔状LiFeP04/C的首次充放电曲线图。【具体实施方式】下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明: 本专利技术如图1、2、3、4所示， 实施例1 (1)在搅拌条件下将苯胺加入到磷酸二氢铵溶液中，搅拌反应l-2h； (2)将FeCl3*6H20分散液加入到(I)溶液中，持续搅拌反应3_5h后，得到FeP04/PANI前驱体； (3)将Li2CO3粉末直接加入上述前驱体中，然后持续搅拌lh，不经过洗涤直接将产物放Λ 60 °C烘箱中烘干； (4)将烘干后前驱体置于管式炉中经650°C，保温3h的热处理，得到孔状LiFeP04/C。本专利技术采用苯胺为碳源，苯胺反应生成聚苯胺，聚苯胺在高温烧结过程中碳化，生成有序结构的碳。图1为本实验所制备的孔状LiFeP04/C电极材本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子电池孔状LiFePO4/C复合材料的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：(1)?将锂源、磷源和铁源按摩尔比1:1:1称取后，转移入搅拌缸中，加水作为分散剂，充分搅拌直至分散均匀；(2)?在搅拌条件下将碳源加入到(1)步骤得到的溶液中，搅拌1?5h，充分反应之后得到前驱体；(3)?将(2)步骤中得到的前驱体不经过洗涤，经过抽滤，除去水分后直接将产物在80℃烘箱中干燥5?12h；(4)?将烘干后前驱体置于管式炉中650?800℃下烧结2?8h，烧结过程中通惰性气体保护，得到最终样品孔状LiFePO4/C。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池孔状LiFeP04/C复合材料的制备方法，其特征在于:具体步骤如下: (1)将锂源、磷源和铁源按摩尔比1:1:1称取后，转移入搅拌缸中，加水作为分散剂，充分搅拌直至分散均匀； (2)在搅拌条件下将碳源加入到(I)步骤得到的溶液中，搅拌l_5h，充分反应之后得到前驱体； (3)将(2)步骤中得到的前驱体不经过洗涤，经过抽滤，除去水分后直接将产物在80°C烘箱中干燥5-12h ； (4)将烘干后前驱体置于管式炉中650-800°C下烧结2-8h，烧结过程中通惰性气体保护，得到最终样品孔状LiFeP04/C。2.根据权利要求1所述的锂离子电池孔状LiFeP04/C复合材料的制备方法，其特征在于: (1)在搅拌条件下将苯胺加入到磷酸二氢铵溶液中，搅拌反应l_2h； (2)将FeCl3.6H20分散液加入到(I)步骤得到的溶液中，持续搅拌反应3_5h后...

【专利技术属性】
技术研发人员：关成善，宗继月，孟博，王晓卫，
申请(专利权)人：山东精工电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：