[发明专利]一种掺杂金属镱的锂离子电极材料的制备工艺

说明书

本发明公开了一种掺杂金属镱的锂离子电极材料的制备工艺，该制备工艺是用Li₂CO₃、FeC₂O₄・2H₂O 、NH₄H₂PO₄、WO₃和金属Yb粉末作为原料，将其按一定比例混合配料，再用丙酮溶液清洗，将清洗后的原料混合物在丙酮的液体密封保护下进行球磨，球磨后将粉末晾干，再将粉末真空密封在石英玻璃管中，然后放入高温中进行烧结，高温烧结后，取出管内粉末即得一种复合离子电极材料。该制备工艺简单，制备的电极材料粉末电化学性能表现优良。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电极材料及其制备工艺，特别涉及一种添加Yb和W元素的锂离子电极材料及其制备方法，属于电池电极材料领域。

背景技术

随着全球能源问题变得日益紧张，寻求清洁、环保、无污染的可再生材料也成为化学电源所关注的焦点。锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。锂离子电池以其比能量高、工作电压高、循环寿命长、无记忆效应、无污染等优点，在便携式电器和新型交通工具中得到普遍应用。

目前常见的锂离子电池正极材料有橄榄石结构的磷酸铁锂等，LiFePO₄属于较新的正极材料，其安全性高、成本较低，但存在室温电导率低，放电电压低（3.4V），实际容量只有 114mA·h／g等缺点，都制约了自身的进一步应用，因此，开发复合正极材料成了锂离子电池正极材料的研究方向之一。

有文献指出，稀土元素能够代替了Li的位置，很好的融入到橄榄石结构中，且能够改提高LiFePO₄的导电率，W元素能够改善LiFePO₄的电化学性能。本发明通过再通过球磨工艺、高温固相法掺杂稀土Yb元素和过渡金属W元素，制备一种复合锂离子电池正极材料，弥补纯磷酸铁锂电极材料的不足，该方法改性后的电极材料的电化学性能表现优良，具有良好的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种掺杂金属镱的锂离子电极材料的制备工艺。该制备工艺包括如下步骤：

⑴取适量化学纯的FeC₂O₄・2H₂O 、Li₂CO₃、NH₄H₂PO₄、WO₃和金属Yb粉末作为原料，按照Li_1-xFe_0.9W_0.1Yb_xPO₄（0.01≤X≤0.1）的原子比例配料；

⑵将配好的原料一起倒入丙酮溶液中进行清洗并过滤；

⑶将过滤收集的原料混合物再一起倒入球磨罐中，并添加适量的蔗糖和钢球，在丙酮的保护下，用行星式球磨机进行球磨；

⑷球磨一段时间后，把合金微粉取出并晾干；

⑸将晾干的粉末装入石英玻璃管中，进行真空密封；

⑹把玻璃管投入水中，检验其是否密封完全，若无气泡，则可检验其密封性良好；

⑺再将玻璃管放入高温炉中，进行煅烧，煅烧后取出管内粉末即得一种复合离子电极材料。

优先地，在步骤⑴中，按照Li_1-xFe_0.9W_0.1Yb_xPO₄（0.03≤X≤0.05）的原子比例配料。

优先地，在步骤⑶中，球料比为15-20，行星式球磨机速度控制250-350 r/min运行。