[发明专利]一种改性磷酸铁锂正极材料制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池正极材料的制备方法，特别适用于一种改性磷酸铁锂正极材料制备方法。

背景技术

目前现有技术，磷酸铁锂作为一种锂离子电池正极材料有其独特的优点 ：1 相对较高的理论比容量 170mAh/g ； 2 好的热稳定性和化学稳定性； 3 低成本，低毒性和好的安全性能；4循环寿命长。但由于磷酸铁锂存在电导率低和锂离子传导率低的缺陷，从而导致电池的低温性能差和倍率放电性能差。

本发明的目的所要解决的技术问题是通过掺杂Er,Nd提高磷酸铁锂的电导率和锂离子传导率，从而改善其低温性能和倍率放电性能。

发明内容

本发明一种改性磷酸铁锂正极材料制备方法，其特征在于按照以下工艺步骤实施：

   1.1 将锂化合物，Fe³⁺化合物，磷酸盐，还原剂和Er,Nd掺杂物按照摩尔比混合，其中Li:Fe:P:Er:Nd=1:(1-x-y):1:x:y；0.02 ≥x ≥0.01；0.02 ≥y ≥0.01，将混合物溶于去离子水中；

   1.2  将步骤1 所得混合物在55℃—85℃下进行加热搅拌，形成胶体，然后将此胶体置于300℃温度下煅烧3小时；

   1.3  将步骤2中所得物料放入球磨机中，加入湿磨介质，球磨时间8—12小时，将球磨好的粉末和适量的聚乙二醇混合好；

   1.4  将步骤3所得物料置于还原气氛或惰性气体下煅烧10—20小时，煅烧温度600—900℃，自然冷却至室温；

   1.5 将步骤4所得物料进行球磨，得到掺杂型锂离子正极材料L_iFe_1-x-yEr_xNd_yPO4/C；其中：0.02≥x ≥0.01,0.02 ≥y ≥0.01。

本发明的一种改性磷酸铁锂正极材料制备方法，其特征在于所述掺杂物为Er,Nd的氧化物，氢氧化物，氯化物，硫酸盐，硝酸盐中至少一种。所述掺杂物Er,Nd的含量范围分别为0.02 ≥x ≥0.01,0.02 ≥y ≥0.01。

本发明所述锂化合物为碳酸锂，硝酸锂，氢氧化锂，醋酸锂和草酸锂中至少一种。本发明所述Fe³⁺化合物为硝酸铁。

本发明所述磷酸盐为磷酸铵，磷酸二氢铵，磷酸氢二铵中至少一种。本发明所述湿磨介质为无水乙醇，去离子水，丙酮中至少一种。

本发明与现有技术相比，通过对磷酸铁锂正极材料进行改性，显著提高了材料的电导率，改善了低温性能和倍率放电性能。

具体实施方式

实施例1

将0.1mol 硝酸锂，0.1mol磷酸二氢铵，0.097mol硝酸铁，0.002molEr₂O₃,0.001mol Nd(Ac)₃,混合。将混合物 溶于去离子水中（混合物与去离子水质量比为1：（0.7~1.2）。并在80℃下搅拌4小时，至形成胶状物。将此胶状物置于300℃下煅烧3小时，将所得物质加入100ml无水乙醇进行球磨，球磨10小时。将球磨好的粉末与120ml聚乙二醇混合后置于氩气保护下，在700℃煅烧12小时。冷却至室温后，球磨得到所需粉料。以所得材料作为正极活性材料，Super-P做导电剂，PVDF做粘结剂。以上几种料以85：10：5的比例在NMP溶剂中(  NMP:混合料=1：1.8重量比）混匀，然后涂布在铝箔上，干燥后，压制成极片。

硬碳和石墨以9：1的比例混合作为负极活性材料，Super-P作为导电剂，PVDF作粘结剂，以上物料以80：15：5的比例在NMP溶剂中(  NMP:混合料=1：1.8重量比）混匀，然后涂布在铜箔上，干燥后，压制成极片。

电解液为 1M LiPF6+EC/PC/DMC/PS/VC(10:40:45:3:2重量比)。

实施例2

同实施例1，只是Er₂O₃,Nd(Ac)₃的量分别为0.001mol和0.001mol。

对比案例1（无Er,Nd 加入）。

 同实施例1，只是无Er,Nd 加入。

测试结果

案例1-2及对比案例1的电池分别按照以下方法进行测试：

分别在25℃和在 -20℃下， 以1C 放电 ，记录电池放电容量。测量电池容量保持率。结果如下表所示