[发明专利]一种片状橄榄石型磷酸盐正极材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种片状橄榄石型磷酸盐正极材料的制备方法，具体步骤为：在室温下，将锂源、金属盐和磷源按照Li：M_1‑xMg_x：P的摩尔比为y：1：1或1：1：z分别溶于水，得到锂源溶液、金属盐溶液和磷源溶液，其中0x≤0.2，1.1≤y≤3，1.1≤z≤2；将所述磷源溶液和锂源溶液先后加入到金属盐溶液中，得到混合溶液或悬浮液；将所述得到的混合溶液或悬浮液pH值调节至6～10，在温度160～220℃下水热反应2～20h，反应后的产物经冷却后洗涤、过滤、干燥，得到(010)晶面择优生长的片状LiM_1‑xMg_xPO₄材料。本发明基于水热反应通过添加镁盐引入镁离子来减薄(010)晶面择优生长的片状LiM_1‑xMg_xPO₄的厚度，且减薄效果显著。

技术领域

本发明涉及一种片状橄榄石型磷酸盐正极材料的制备方法，属于锂离子电池电极材料技术领域。

背景技术

橄榄石型含锂过渡金属磷酸盐LiMPO₄(M＝Mn、Fe、Co、Ni)作为锂离子电池正极材料，最早于1997年由美国德克萨斯大学奥斯汀分校Goodenough等报道，它们具有结构稳定、热稳定性好、安全性高等优点，其中LiFePO₄和LiMnPO₄还具有原料来源广泛、价格便宜、无毒、环境友好等优势，因此这类材料在过去二十多年得到了极大的关注，并且LiFePO₄目前已广泛应用于动力和储能锂离子电池中；LiMnPO₄具有4.1V电压平台，业界正在逐步推进其商业化应用；而LiCoPO₄和LiNiPO₄的电压平台分别为4.8V和5.1V左右，高于目前商品化电解液电化学稳定窗口，缺乏商业化应用的基础。然而，不管是可商业化应用的LiFePO₄和LiMnPO₄，还是高电压的LiCoPO₄和LiNiPO₄，它们的电化学性能都依赖于锂离子的脱嵌。研究表明，对具有Pnma空间群结构的橄榄石型磷酸盐正极材料来说，锂离子在晶格中只能延沿b轴[010]一维方向快速移动，因此在制备LiMPO₄材料时如果能减小[010]方向的尺度，则可以缩短锂离子的扩散路径利于锂离子的脱嵌，从而提升材料的电化学性能。实验研究表明，(010)晶面择优生长的片状LiMPO₄确实表现出优异的电化学性能，显然其性能与厚度直接相关，因此如何减薄LiMPO₄(010)晶面的厚度是其性能进一步提升的关键。

鉴于以上情况，有必要研究一种片状橄榄石型磷酸盐正极材料的制备方法用于解决上述技术问题。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种片状橄榄石型磷酸盐正极材料的制备方法；本方法基于水热反应制备(010)晶面择优生长的片状LiM_1-xMg_xPO₄，通过添加镁盐引入镁离子来减薄橄榄石型磷酸盐正极材料的片层厚度。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的目的在于提供一种片状橄榄石型磷酸盐正极材料的制备方法，具体步骤如下：

(1)在室温下，将锂源、金属盐和磷源按照Li：M_1-xMg_x：P的摩尔比为y：1：1或1：1：z分别溶于水，得到锂源溶液、金属盐溶液和磷源溶液；将所述磷源溶液和锂源溶液先后加入到金属盐溶液中，得到混合溶液或悬浮液；其中0x≤0.2，1.1≤y≤3，1.1≤z≤2，混合溶液或悬浮液中M_1-xMg_x离子的总浓度为0.1～2mol/L；