[发明专利]一种利用香草酸改性制备复合电极微粉材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种掺杂香草酸改性锂离子复合电极微粉材料及其方法，属于电极材料领域。

背景技术

目前，在锂离子电池材料中，磷酸铁锂(LiFePO₄)为代表的聚阴离子结构磷酸盐材料，以突出的安全性、超长循环寿命、低成本等特点在锂离子电子领域受到了广泛关注。但是由于磷酸铁锂(LiFePO₄)具有稍微扭曲的六方密堆积排列结构，在锂原子所在的 a-c 平面中，包含有 PO₄四面体，晶体中PO₄限制了 Li⁺的移动空间，使磷酸铁锂材料的充放电性能受到影响，因此，LiFePO₄的电子、离子导电率均比较低，尤其在大电流放电的条件下，会有较大的容量损失。

中国发明专利201010300220.8公开了一种磷酸亚铁锂锂离子电池正极材料的制备方法，该方法将粉状铁源、锂源、磷源在螺杆机中挤压粉碎。用该法不能得到晶型规整的粉体材料，而且工艺复杂，需要长时间高温煅烧。在磷酸铁锂制备过程中添加稀土少量的Pr元素，稀土Pr能够代替了Li的位置，很好的融入到橄榄石结构中，起到改善磷酸铁锂的导电率。但是单单添加Pr稀土元素，对LiFePO₄的导电率性能改善不明显。

发明内容

本发明在制备LiFePO₄中添加稀土Pr粉和腐植酸进行掺杂，改善磷酸铁锂的导电率，具体制备工艺包括如下步骤：

⑴以醋酸锂（CH₃COOLi·2H₂O，分析纯）作为锂源，以草酸亚铁（FeC₂O₄・2H₂O，分析纯）作为铁源，磷酸二氢铵（NH₄H₂PO₄，分析纯）作为磷酸源，及Pr粉（分析纯）、香草酸（分析纯）作为掺杂原料。首先按照Li_1-xPr_xFePO₄（0.01≤X≤0.1）的原子比例配料原料，将配好的原料置于玛瑙研钵中，进行研磨，研磨一段时间，粉体会先变成粥状，并伴有醋酸味冒出，继续研磨，当粉体全部变成淡黄色的粉末停止研磨，得前驱体粉末；

⑵将步骤⑴所得到的前驱体粉末，再加入适量的腐植酸，研磨均匀；

⑶在惰性气体氛围保护下，将步骤(2)所得的混合物粉末进行热处理；

⑷所得产物在惰性气体氛围保护下自然冷却至室温，即得到一种掺杂香草酸的复合电极微粉材料。

所述的电极材料粉体的制备工艺，在步骤⑴中，X的取值范围优先为0.02-0.03之间，研磨中伴有醋酸味冒出时，优先继续研磨时间控制在0.6小时。所述的电极材料粉体的制备工艺，在步骤⑵中，所述香草酸添加量为前驱体质量百分比的3-4%。所述的电极材料粉体的制备工艺，在步骤⑶中，所述的热处理过程是：在氮气氛围条件下，先在300-400℃环境恒温加热6-9h，然后将温度升至500-550℃，恒温10-12h。所述的电极材料粉体的制备工艺，在步骤⑷中，所述的惰性气体氛围是在氮气氛围下。

通过此方法制备复合电极微粉材料具有如下优点：

⑴工艺简单，生产成本低；

⑵电极微粉材料导电 性能得到较大改善。

实施例一：

先取0.98份的醋酸锂（CH₃COOLi·2H₂O，分析纯）、1份的草酸亚铁（FeC₂O₄・2H₂O，分析纯）、1份的磷酸二氢铵（NH₄H₂PO₄，分析纯）和0.02份的Pr粉（分析纯）置于玛瑙罐中混合研磨，研磨一段时间，黄色粉体变成粥状，并伴有醋酸味冒出，此时继续研磨0.6小时，反应物变成淡黄色的粉末，得前驱体粉末。取5g前驱体粉末，并与0.15g香草酸（分析纯）混合均匀，在惰性气体氮气氛围保护于300℃的条件下，将所得的混合物粉末进行热处理6h，再将温度升高至500℃，恒温热处理10h，所得产物在氮气惰性气体氛围保护下自然冷却至室温，即得到一种掺杂香草酸的复合电极微粉材料。

实施例二：