[发明专利]一种锂离子电池正极材料的制备方法

说明书

本发明合成出具有三层核壳结构的LiFe_xNi_1‑xPO₄‑碳‑钛酸锂正极材料，(1)首先通过镍掺杂，提高磷酸铁锂的导电性，从而提高其充放电性能；(2)在LiFe_xNi_1‑xPO₄表面包覆碳，酚醛树脂转化为多孔碳不仅可以提高磷酸铁锂的电子电导率和锂离子扩散系数，还可以使磷酸铁锂颗粒更为均匀，同时石墨炔具有二维平面结构，具有良好的导电性能，进一步提高了磷酸铁锂的导电性；(3)在LiFe_xNi_1‑xPO₄‑碳的表面包覆了一层钛酸锂，钛酸锂为零应变材料，可以进一步提高材料的结构稳定性，从而提高磷酸铁锂材料的循环性能以及倍率性能。

技术领域：

本发明涉及锂离子电池领域，尤其是涉及一种锂离子电池正极材料的制备方法。

背景技术：

锂离子电池是一种新型的高级电源，与传统的铅酸电池、镍氢电池相比，具有能量高、放电能力强、循环寿命长、储能效率高等优点，这使得锂离子电池具有很大的应用前景。作为锂离子电池关键材料之一，正极材料在开发高性能锂离子电池中起着重要作用。

目前，人们已经研究了多种锂离子电池正极材料，主要包括金属氧化物、过渡金属嵌锂氧化物、金属硫化物等，目前应用于工业化的大多是过渡金属嵌锂氧化物，过渡金属嵌锂氧化物主要包括：磷酸铁锂、锰酸锂、钴酸锂、镍酸锂、镍钴锰三元材料。其中，1997年Goodenough等首次提出LiFePO₄可作为锂离子电池的正极材料，这引起了人们的极大兴趣。LiFePO₄为橄榄石型结构，Pnma空间群。LiFePO₄具有放电电压高(3.4V)，放电容量高(170mAhg-1)，循环稳定性、热稳定性良好，原料成本低，环境友好等优点，因而被认为是最有潜力的锂离子电池正极材料之一.但是LiFePO₄的电子电导率较低，严重影响了其电化学性能，制约了它的应用，因此，提高LiFePO₄的导电性是锂离子电池领域亟待解决的问题。

发明内容：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种制备具有高导电率、振实密度高、优良电化学性能的磷酸铁锂的方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种锂离子电池正极材料的制备方法，该正极材料为LiFe_xNi_1-xPO₄-碳-钛酸锂，其中0.9＜x＜1，所述制备方法包括如下步骤：

a.将氨水加入乙醇与水的混合溶液中，然后搅拌条件下加入苯酚和CTAB，混合均匀后加入甲醛溶液，继续搅拌1-2小时，将搅拌后的溶液转入高压反应釜中反应，反应结束后自然冷却至室温，洗涤，干燥，得到酚醛树脂。

b.将铁源、镍源、磷源、锂源溶于去离子水中，加入步骤a制得酚醛树脂，搅拌使混合均匀，然后加入石墨炔，转入高压反应釜中，反应结束后自然冷却至室温，洗涤，干燥，然后置于加热炉中700-900℃加热反应10-16小时，得到碳包覆的LiFe_xNi_1-xPO₄。

c.将锂源、钛源溶于乙醇中，然后加入步骤b得到的碳包覆的LiFe_xNi_1-xPO₄，转移入高压反应釜中反应，反应结束后自然冷却至室温，洗涤，干燥，然后置于加热炉中700-900℃加热反应10-16小时，得到所述LiFe_xNi_1-xPO₄-碳-钛酸锂。

步骤a中乙醇与水的体积比为1∶1-1∶3，搅拌为磁力搅拌，在高压反应釜中的反应条件为80-100℃反应24-36小时，干燥为置于真空干燥箱中80℃干燥10小时.