[发明专利]一种用CePO4进行修饰的LiFePO4复合正极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用CePO₄进行修饰的LiFePO₄复合正极材料的制备方法，它是一种对LiFePO₄正极材料进行改性，以提高其电性能的方法，属于材料、电化学、新能源等领域。

背景技术

20世纪人类社会经济高速发展的同时也出现了环境污染、能源短缺、生态破坏等一系列重大问题。开发绿色新能源是当务之急。作为新能源的代表之一，锂离子二次电池具有广阔的应用前景。截止到目前，锂离子电池已经基本覆盖了几乎所有的便携式电子产品比如手机、笔记本电脑等，并且纯电动汽车和混合电动汽车也已经问世。在众多锂离子电池正极材料中，LiFePO₄有其独特的优势，包括高的热稳定性，环境友好性，成本低廉，较高的电压平台和放电比容量，这些优势决定了LiFePO₄将会是非常有应用前景的锂离子电池正极材料。

但是LiFePO₄自身也有较为明显的缺陷，其电子电导率和离子扩散率很低，这极大地限制了其在大电流充放电条件下的使用。目前针对LiFePO₄的研究主要集中在如何提高其电子电导率和离子扩散率。总结近些年的研究，主要的改性方式主要包括以下三个方面：一是细化颗粒尺寸，优化形貌，减少Li⁺扩散路径。二是进行碳包覆，以提高颗粒间的电子电导率。三是通过高价金属离子掺杂来提高其离子扩散率。

本申请人发明了一种通过CePO₄修饰以提高LiFePO₄电性能的制备方法，在LiFePO₄颗粒表面修饰纳米CePO₄，显著抑制了颗粒的长大，大幅度缩短Li⁺的扩散路径。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用CePO₄进行修饰的LiFePO₄复合正极材料的制备方法。这种方法简便，可行，且能够显著提高LiFePO₄复合正极材料的电性能。

本发明的技术解决方案：一种用CePO₄进行修饰的LiFePO₄复合正极材料的制备方法，该方法具体步骤如下：

步骤一：配制溶液：将LiOH·H₂O、FeSO₄·7H₂O、H₃PO₄(85wt%)、C₆H₈O₆(抗坏血酸)和Ce(NO₃)₃·3H₂O按照Li：Fe：P：C₆H₈O₆：Ce=3:1:(1+x):0.2:x的物质的量比进行称量(x为CePO₄在复合材料中的物质的量的比例，x=0.003-0.02)。将LiOH·H₂O和H₃PO₄溶于去离子水搅拌均匀形成一种乳状溶液，然后将FeSO₄·7H₂O、C₆H₈O₆和Ce(NO₃)₃·3H₂O缓慢溶于去离子水搅拌均匀形成另一种溶液。将两种溶液混合，其中FeSO₄的浓度为0.4-0.6mol/L，用氨水调节混合溶液的PH值为7-8。

步骤二：水热制备：将溶液迅速转入装有特氟龙罐的反应釜中，然后将反应釜置于恒温炉中，控制加热温度为160-190℃，加热时间为10-14小时。

步骤三：抽滤、水洗及干燥：水热反应之后，去除反应产物的上层清液，剩余部分采用抽滤的方式，分别用去离子水和丙酮反复清洗2-3次。之后将滤饼放置在真空干燥箱中，60-80℃下，干燥3-4小时。

步骤四：煅烧处理：将干燥后的粉体放入瓷舟内，转入气氛炉中进行煅烧。控制热处理温度为650-750℃，恒温时间为1-2小时，升温速率为3-5℃/min，气氛由氢气体积含量为2-4%的氩气提供。最后得到的即为LiFePO₄/C/CePO₄复合正极材料。