[发明专利]一种锂离子电池正极材料的碳包覆前驱体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池材料领域，特别涉及一种锂离子电池正极材料的碳包覆前驱体及其制备方法。

背景技术

锂离子电池自上世纪九十年代初商品化以来得到了飞速发展，已成为手机等移动通讯、笔记本电脑、摄像机等便携式产品的最主要电源供应设备，随着新能源概念及新能源车的提出，动力型锂离子电池成为现在及未来发展主要方向，同时对电池材料的要求也越来越高。橄榄石结构磷酸系材料，其中以磷酸铁锂(LiFePO4)为典型代表，其安全性高，循环稳定性好，材料丰富、廉价易得，充放电平台明显、稳定和容量适中等优点，成为动力型锂离子电池的主要正极材料之一。但是该类材料电子电导率极低，严重限制着其在锂动力电池中的应用，特别是在大功率电池中的应用。碳包覆是一种最为简单、相对有效的提高其电导率，从而改善其电化学性能的方法，但是包覆碳前驱体的选择及其包覆方法是该过程的难点。

目前用以包覆的碳前驱体有葡萄糖、蔗糖、淀粉，聚合物醇、烯酸以及酰胺等，但是，因为这些碳前驱体在材料烧结所需温度下所形成的碳石墨化程度低，所以其制备的材料电导率很难得到较大幅度提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种锂离子电池正极材料的碳包覆前驱体。

具体的技术方案如下：

一种锂离子电池正极材料的碳包覆前驱体，包括锂源、铁源、磷酸源和包覆碳源酚醛树脂，其中锂源、铁源、磷酸源的摩尔配比为：1～1.1∶1∶1，所述酚醛树脂的用量为4～10g/1mol锂源。

优选地，所述酚醛树脂为可溶性酚醛树脂或部分可溶酚醛树脂。

优选地，所述锂源为碳酸锂、氢氧化锂、醋酸锂、草酸锂、磷酸氢二锂、磷酸二氢锂、硝酸锂或氟化锂。

优选地，所述铁源为草酸铁、草酸亚铁、氧化铁、四氧化三铁、硫酸亚铁、硝酸亚铁或氯化亚铁。

优选地，所述磷酸源为磷酸、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢锂或磷酸氢二锂。

本发明的另一目的是提供上述碳包覆前驱体的制备方法。

具体的技术方案如下：

一种上述碳包覆前驱体的制备方法，包括如下步骤：

(1)在行星球磨机中加入溶剂，按摩尔配比准确称取锂源、铁源和磷酸源置于行星球磨机中，球磨混匀，所述溶剂的用量以能完全浸润原料为准；

(2)将酚醛树脂溶于步骤(1)相同的溶剂中，配制成浓度为15-25％的溶液，然后加入到步骤(1)中的行星球磨机中，继续球磨混匀；

(3)将步骤(2)得到混合物烘干并真空干燥，将干燥后的混合物在纯氩气气氛中，在300-500℃条件下煅烧3-5h，冷却球磨后即得所述锂离子电池正极材料的碳包覆前驱体。

优选地，所述溶剂为水、丙酮、乙醇中的一种或几种。

本发明的另一目的是提供一种锂离子电池正极材料。

具体的技术方案如下：

一种由上述碳包覆前驱体制备得到锂离子电池正极材料。

本发明的另一目的是提供上述锂离子电池正极材料的制备方法。

具体的技术方案如下：

一种锂离子电池正极材料的制备方法，包含如下步骤：将上述方法制备得到的碳包覆前驱体在纯氩气气氛中，650-900℃条件下煅烧5-10h，即得。

本发明的优点是：

本发明针对目前磷酸系电极材料电导率差，从而导致严重的极化的问题，提供了一种材料易得，操作简单，适合规模化生产，能有效提高材料导电性的碳包覆前驱体及其制备方法。

本发明的碳包覆前驱体加入酚醛树脂作为包覆用碳源，在溶剂中进行行星球磨一定时间，除去溶剂后于惰性气氛中煅烧合成锂离子电池正极材料。该方法以含高比例Sp²碳为碳源，提高碳的石墨化程度，从而更有效降低材料由于导电性差导致的严重极化，同时酚醛树脂具有的还原性，防止了过渡金属的不利氧化，原料便宜、易得，过程简单，易于实现工业化生产。

附图说明

图1为LiFePO4/C正极材料(实施例1方法制备得到)的前三圈充放电曲线；

图2为本发明实施例2方法所制备的LiFePO4/C(LFP/C-R)正极材料和用葡萄糖传统包覆方法制备的LiFePO4/C(LFP/C-G)正极材料的交流阻抗图(其中左上角为拟合用等效电路图)。

具体实施方式