[发明专利]不同锂源磷酸铁锂锂离子电池正极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池正极材料磷酸铁锂的制备方法，尤其涉及锂源对磷酸铁锂锂离子电池正极材料的影响。

技术背景

从1997年Goodenough发现LiFePO₄以后，此材料就被认为是最有潜力的锂离子电池正极材料。此材料具有较高的理论比容量，且此材料的电压平台较高，尤其是此材料具有安全性好、原料廉价易得等众多优点。

在使用高温固相法制备样品时，原料的选择必须慎重。原料的化学稳定性、热稳定性、熔点等性质对于合成是否成功起着至关重要的作用。对于磷酸铁锂材料而言，不同的锂源对材料的性能有很大的影响。

发明内容

本发明使用不同的锂源制备磷酸铁锂锂离子电池正极材料，提供一种改进的高温固相法，此法制备的磷酸铁锂材料晶型完整，粒径较小，尤其是它的电化学性能较好。该材料的制备方法较简单，成本较低，适合工业化生产。

本发明的技术方案为：

一种不同锂源对磷酸铁锂锂离子电池正极材料，该物质的化学表达式为：LiFe_0.97Zn_0.03PO₄/C，其中锂源分别为LiBr、Li₂HPO₄、LiOH和LiHCO₃，C的质量百分含量为4％。

所述的不同锂源所制备的磷酸铁锂锂离子电池正极材料的制备方法，包括如下几个步骤：

(1)将Li源、Fe₂O₃、ZnO和(NH₄)₂HPO₄按摩尔比锂∶铁∶锌∶磷＝1∶0.97∶0.03∶1的比例准确称量，其中锂源分别为LiBr、Li₂HPO₄、LiOH和LiHCO₃；

(2)将称量好的粉料放入球磨罐中，加入适量的丙酮后置于球磨机中以250-450rpm/min的速率下球磨3-6h，丙酮的量要淹没粉料；

(3)在烘箱中100℃下将丙酮蒸干，之后加入葡萄糖的饱和水溶液制成流变相的前躯体，其中葡萄糖的量按步骤(1)中原料质量之和的8％计算；

(4)将上述前躯体在高纯氩气气氛下，以2℃/min加热速率升温，升温至300-400℃恒温4-6h，随炉降到室温后将材料取出并用研钵研磨，之后用手压机将其压成圆柱体；

(5)将压好的圆柱体继续在高纯氩气气氛下升温至600-750℃恒温焙烧10-20h，随炉降温至室温得到磷酸铁锂锂离子电池正极材料。

本发明的有益效果为：本发明材料的制备过程中选用三氧化二铁为铁源，氧化锌为锌源，葡萄糖为碳源，所选原料均为廉价的化合物，为锂离子电池材料的制备降低了成本，且此方法制备的材料首次放电比容量较大，有较好的电化学性能，为了更好的阐述本发明的科学意义和实际价值，下面结合实施例和附图来进行详细说明。

附图说明

图1A-图1D为不同锂源所制得产物LiFe_0.97Zn_0.03PO₄/C的SEM照片。

图2为不同锂源所制得产物LiFe_0.97Zn_0.03PO₄/C在0.1C倍率下的首次充放电曲线。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

1)按照通式LiFe_0.97Zn_0.03PO₄/C，将LiBr、Fe₂O₃、ZnO和(NH₄)₂HPO₄按摩尔比锂∶铁∶锌∶磷＝1∶0.97∶0.03∶1的比例进行准确称量；

2)将称量好的粉料放入球磨罐中，加入适量的丙酮后置于球磨机中以250rpm/min的速率下球磨6h，丙酮的量要淹没粉料；

3)在烘箱中100℃下将丙酮蒸干，之后加入葡萄糖的饱和水溶液制成流变相的前躯体，其中葡萄糖的量按步骤1)中原料质量之和的8％计算；

4)将上述前躯体在高纯氩气气氛下，以2℃/min加热速率升温，升温至300℃恒温6h，随炉降到室温后将材料取出并用研钵研磨，之后用手压机将其压成圆柱体；