[发明专利]碱液选择腐蚀制备多孔纳米Li2

说明书

碱液选择腐蚀制备多孔纳米Lisubgt;2/subgt;FeSiOsubgt;4/subgt;/C的方法，首先合成高载硅量的纳米Lisubgt;2/subgt;FeSiOsubgt;4/subgt;‑(SiOsubgt;2/subgt;)subgt;x/subgt;/C，x取值范围为0.03~0.5；然后通过碱液选择腐蚀掉多余的纳米SiOsubgt;2/subgt;，获得多孔纳米Lisubgt;2/subgt;FeSiOsubgt;4/subgt;/C。本发明的优势是易于通过改变纳米SiOsubgt;2/subgt;的量调控多孔纳米Lisubgt;2/subgt;FeSiOsubgt;4/subgt;/C的孔结构。采用本发明制备的多孔纳米Lisubgt;2/subgt;FeSiOsubgt;4/subgt;/C，粒径范围为15~65 nm，具有充放电比容量高、倍率性能好和循环性能长的优点。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，涉及高性能锂离子电池正极材料多孔纳米Li₂FeSiO₄/C的制备技术。

背景技术

锂离子电池，具有出色的性能，已经广泛地应用到电动汽车动力电池，电网储能电池领域。锂离子电池的高速发展，加大了对低成本、高性能正极材料的需求。Li₂FeSiO₄，即硅酸亚铁锂，具有原料丰富、低成本，高理论比容量（330 mAh/g），Si-O键热稳定性好、耐过充等优异性能，是理想的动力和储能锂离子电池正极材料。但是，Li₂FeSiO₄为绝缘体，具有极低电子电导率和离子电导率。这一缺点很大程度上限制了Li₂FeSiO₄的产业化应用。研究者们目前采用了包括纳米化、离子掺杂和碳包覆技术来提高Li₂FeSiO₄电子和离子电导率。碳包覆不仅可以提高Li₂FeSiO₄电子电导率，而且可以限制Li₂FeSiO₄晶粒生长，使其颗粒纳米化。也就是说，碳包覆也可以实现纳米化，是Li₂FeSiO₄改性最为常用的方法。

孔结构，可以在电极材料内吸附和保留电解液，一方面缩短锂离子在电极材料中的传输距离，提高离子电导率；一方面为电极反应提供缓冲离子源，提高电极材料的倍率充放电性能。碳包覆可以使Li₂FeSiO₄纳米化，一定程度上增加Li₂FeSiO₄/C的孔结构。但是碳包覆不能Li₂FeSiO₄晶粒中产生孔结构。能否直接在在Li₂FeSiO₄晶粒中造孔，进一步提高Li₂FeSiO₄/C孔结构，是一个很大的挑战。

现有技术利用特殊结构的铁源或者硅源，提高Li₂FeSiO₄的孔结构。但是这两种技术在制备纳米Li₂FeSiO₄/C过程中难免发生孔结构塌陷或破坏，不利于制备孔结构发达的Li₂FeSiO₄。

发明内容

本发明的目的是提供一种碱液选择腐蚀制备多孔纳米Li₂FeSiO₄/C的方法。

本发明是碱液选择腐蚀制备多孔纳米Li₂FeSiO₄/C的方法，首先合成高载硅量的纳米Li₂FeSiO₄-(SiO₂)_x/C，x取值范围为0.03~0.5，然后通过碱液选择腐蚀掉多余的纳米SiO₂，获得多孔纳米Li₂FeSiO₄/C；具体步骤为：