[发明专利]一种LiFePO4/C复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种软化学法制备磷酸亚铁锂/C(以下简写为LiFePO₄/C) 复合材料及其应用。属于锂离子电池领域。

背景技术

随着能源危机和环境污染的形势日趋严重，各国都在采取有效措施实 行“节能减排”。目前，交通能耗所占比例逐年增加，尤其是机动车的能耗 所占比例已经高达16％左右；机动车所排放的温室气体也是引发气候变化 和温室效应的主要因素，被列为全球环境问题之首。

在这种形势下，发展具有节能和环保双重效应的电动车(EV)或混合电 动车(HEV)具有非常重要的意义。锂离子电池是公认的绿色环保产品，它不 含危及环境的重金属，生产过程不用水，生产原材料以碳和锂盐为主，不 产生固体污染，对环境影响很少。但目前使用的锂离子电池正极材料安全 性还不能满足EV或HEV动力电池的要求，因此，需要开发更为安全的锂 离子电池正极材料。

1997年，美国德克萨斯州大学Goodenough教授首先报道了LiFePO₄作为锂离子电池正极材料的研究结果，成为LiFePO₄正极材料研究的一个 里程碑。磷酸铁锂(LiFePO₄)因其无毒、对环境友好、原材料来源丰富、 比容量高、循环性能好、安全性能优异等特点已被公认为突破正极材料制 约的新一代安全低成本高容量大功率型动力或储能锂离子电池首选正极材 料，已成为我国及世界主要发达国家锂离子动力电池的重点发展方向。

但是LiFePO₄材料极低的本征电子电导率和锂离子扩散系数导致其高 功率性能差、阻碍了其在锂离子动力电池中的应用。要使LiFePO₄材料能 够应用于动力电池，必须提高其电导率和离子扩散速率。

目前解决该问题的方法主要分为两类：一类是在LiFePO₄中添加导电 粒子银、铜，或者在LiFePO₄表面包覆导电物质碳，形成LiFePO₄与导电物 质复合体，降低界面传导电阻，改善导电性能；还有一类是通过元素掺杂 来提高LiFePO₄的本征电导率。

正极材料的粒径尺寸对其电化学性能有重要影响。细化颗粒、增大比 表面积、增强活性，可优化锂离子扩散环境。LiFePO₄特殊的结构特征决定 了锂离子在晶格中扩散比较困难，其电化学性能受粒度的影响尤为显著。 因此细化颗粒也是一种很好地提高LiFePO₄电化学性能的途径。目前常见 的细化颗粒的制备方法有共沉淀法、溶胶凝胶法等，然而这些方法工艺成 本都较高。同时，材料的规模化生产需要采用一种简单易行、效率高、成 本低的制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种LiFePO₄/C复合材料的软化学方法-流变相 法的制备方法。

本发明的技术方案

一种LiFePO₄/C的制备方法，包括如下制备步骤：

(1)、原料FeC₂O₄·2H₂O、NH₄H₂PO₄、LiOH.H₂O与无水乙醇按1.8g∶ 1.14g∶0.44g∶20ml的比例在球磨罐中混合球磨，时间为4h；在 混合好的原料中以最终产物含碳质量比为0％～20％的比例加入 柠檬酸，然后在磁力搅拌机上搅拌，控制搅拌转速为300r/min， 时间为2h，形成流变相的混合物； FeC₂O₄·2H₂O可用Fe(Ac)₂替代；NH₄H₂PO₄可用(NH₄)₂HPO₄替代；LiOH·H₂O可用Li₂CO₃或LiAc替代。

(2)、将步骤(1)中所得的流变相混合物放入石英舟中，在气体保护 气氛下150℃恒温保持3～10h，形成固体前驱物；