[发明专利]三维碳包覆纳米磷酸铁锂锂离子电池正极材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种三维碳包覆纳米磷酸铁锂锂离子电池正极材料的制备方法，包括：1)将可溶性钠盐或钾盐或镁盐溶于去离子水中，得到溶液A；2)将锂源、铁源、磷源按照一定比例加入到溶液A中并搅拌均匀，得到溶液B；3)向溶液B中加入碳源并搅拌均匀，得到反应溶液C；4)将溶液C在保护性气氛和一定温度条件下，进行喷雾干燥得到前驱体粉末；5)将前驱体粉末在保护性气氛下热处理并保温一定时间得到黑色粉末；6)将黑色粉末用去离子水反复洗涤数次并过滤烘干得到三维碳包覆纳米磷酸铁锂锂离子电池正极材料。

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料技术领域，具体而言，是一种三维碳包覆纳米磷酸铁锂锂离子电池正极材料的制备方法。

背景技术

由于经济的发展和人口的增加，当今能源和环境问题日益突出。而锂离子电池作为一种应用前景广阔的能源被广泛应用在移动便携式电子产品、电动汽车、航空航天、军事等领域中。而锂离子电池中正极材料是制约锂离子电池技术发展的关键，进一步提高正极材料的能量密度、安全性、循环稳定性等成为了目前锂离子电池正极材料的发展方向。

1997年Goodenough教授首次发现具有有序的橄榄石结构的磷酸铁锂(LiFePO₄)中的锂离子具有可逆转性嵌入和脱出的特性，可用作锂离子电池的正极材料。LiFePO₄电位平台为4.8V(vs Li/Li⁺)，理论比容量为170mAh/g，能量密度高；具有LiMPO₄材料的优点，安全性能高，循环稳定性好，比容量较高，无毒环保，原材料来源广泛，价格低廉，因此在小型高能化学电源领域具有极大的应用前景。但是LiFePO₄的电子电导率极低(＜10^-10S/cm)和锂离子Li⁺迁移速率较慢，导致其电化学活性较差，限制了材料的应用。

目前主要通过碳包覆、金属离子掺杂、减小颗粒尺寸等手段提高LiFePO₄的电化学性能。碳材料的引入可以增强粒子与粒子间的导电性，减少电池极化的同时还可以抑制晶粒的增长，起到细化晶粒的作用，缩短Li⁺在颗粒内部的扩散途径。然而，目前在材料表面包覆的碳材料的均匀性差、导电率低，因此，研究开发均匀性好、导电率高的碳包覆纳米磷酸铁锂复合正极材料仍然是该领域的重要任务。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种三维碳包覆纳米磷酸铁锂锂离子电池正极材料的制备方法，该方法能够克服现有技术方法制备工艺复杂的缺陷，使制备得到的碳包覆纳米磷酸铁锂正极材料具有更好的物理特性和电化学性能。

为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种三维碳包覆纳米磷酸铁锂锂离子电池正极材料的制备方法，包括：

1)将可溶性钠盐或钾盐或镁盐溶于去离子水中，得到溶液A；

2)将锂源、铁源、磷源按照一定比例加入到溶液A中并搅拌均匀，得到溶液B；

3)向溶液B中加入碳源并搅拌均匀，得到反应溶液C；

4)将溶液C在保护性气氛和一定温度条件下，进行喷雾干燥得到前驱体粉末；

5)将前驱体粉末在保护性气氛下热处理并保温一定时间得到黑色粉末；

6)将黑色粉末用去离子水反复洗涤数次并过滤烘干得到三维碳包覆纳米磷酸铁锂锂离子电池正极材料。

进一步地，步骤1)中，所述可溶性钠盐为氯化钠、硫酸钠、硅酸钠、碳酸钠中的一种或几种；所述可溶性钾盐为氯化钾、硫酸钾、硅酸钾、碳酸钾中的一种或几种；所述可溶性镁盐为氯化镁、硫酸镁、硅酸镁中的一种或几种。

进一步地，步骤1)中，所述可溶性钠盐或钾盐或镁盐溶液的浓度为1-10mol/L。