[发明专利]锰掺杂磷酸铁锂电极材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种锰掺杂磷酸铁锂电极材料的制备方法。所述方法分别以一水合氢氧化锂、七水合硫酸亚铁、磷酸为锂源、铁源和磷源，抗坏血酸作为还原剂和部分碳源，乙二醇作为溶剂热法的稳定剂和还原剂，先在搅拌条件下沉淀法合成磷酸铁锂前驱体，再以一水合硫酸锰作为掺杂的锰源，滴加入前驱体溶液中，然后将氨水滴加入溶液中调节溶液pH为7～10，水热反应后洗涤、干燥得到纳米棒状的，均匀的，分散性好的锰掺杂磷酸铁锂电极材料。本发明过程简单，原料来源广泛，有利于大规模工业生产，制得的锰掺杂磷酸铁锂正极材料具有优良的倍率性能和优异的循环性能，其充放电电压平台稳定，具有较高的比容量。

技术领域

本发明属于新能源材料制备技术领域，涉及一种锰掺杂磷酸铁锂电极材料的制备方法。

背景技术

电池作为电动汽车的“心脏”，其性能的高低直接制约着电动汽车的产业化发展。磷酸铁锂(LiFePO₄)作为新一代电池正极材料受到广泛关注。LiFePO₄理论容量为170mAh/g，其具有以下优点：使用寿命很长(7-8年)，安全性能好，充电速度快(1.5C条件下30min左右就可以充满)，耐高温(350-500℃)，容量大且没有记忆效应，绿色环保，原材料来源广泛，价格便宜。目前LiFePO₄尚未大规模应用到电动汽车、电动工具等动力电池材料中，主要是因为它还存在着很多亟待解决的问题。比如，温度较低时，LiFePO₄电化学性能下降明显，也限制了适用的外部环境条件；振实密度较小(1.0g.cm^-3)，导致LiFePO₄较低的体积比能量，给LiFePO₄电池小型化提出了挑战；较低的电子传导率(10^-7-10^-9S·cm)，锂离子电池在充放电过程中，电子不能及时的转移，产生较大容抗；同时，较小的Li⁺扩散速率(1.8*10^-16-2.2*10^-14cm^-2·s^-1)，导致在充放电过程中Li⁺脱嵌滞后，从而降低LiFePO₄的充放电容量和倍率性能。另外，磷酸铁锂作为正极材料在使用过程中部分材料也会被有机电解液侵蚀溶解从而影响电池的容量和稳定性。为拓宽磷酸铁锂在电动汽车中的应用领域，亟待解决的就是缩短锂离子脱嵌路径，扩大扩散孔道，提升离子电导率，增大磷酸铁锂内部的导电性。