[发明专利]改性磷酸铁前驱体、改性磷酸铁锂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种改性磷酸铁前驱体、改性磷酸铁锂及其制备方法，该改性磷酸铁前驱体由可溶性三价铁盐溶于二硒化铌悬浮液后与磷酸源反应制得，该改性磷酸铁前驱体能有效吸附锂源，从而显著提高磷酸铁锂的导电性。

技术领域

本发明属于电池材料技术领域，特别涉及一种改性磷酸铁前驱体、改性磷酸铁锂及其制备方法。

背景技术

能源短缺问题与环境问题日趋严重，现阶段使用的石化能源也会在未来使用殆尽，要保持人类社会的可持续发展，能源和环境是21世纪必须面对的两个严峻问题，而开发清洁可再生能源是今后世界经济中最具决定性影响的技术之一。锂离子电池作为一种高性能的二次绿色电池，具有高电压、高能量密度、低的自放电率、宽的使用温度范围、长的循环寿命、环保、无记忆效应以及可大电流充放电等优点，是未来几年最有潜力的电源电池。但是，制约锂离子电池大量推广工业化的瓶颈之一是正极材料，在要求锂离子电池具有上述稳定性的前提下，价格和资源问题也是不可忽视的重要因素。

磷酸铁锂是一种锂离子电池电极材料，其化学式为LiFePO₄(简称LFP)，主要用于各种锂离子电池。由于磷酸铁锂具有价格便宜、无污染、资源广和热稳定性好等优点，成为目前最具潜力的正极材料之一，也是目前储能锂离子电池领域研究和生产开发的重点。

但是，由于磷酸铁锂本身结构的限制，导致以磷酸铁锂为正极材料的锂离子电池的导电性较差，极大地限制了其应用。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种改性磷酸铁前驱体、改性磷酸铁锂及其制备方法，本发明提供的改性磷酸铁前驱体能有效吸附锂源，从而显著提高磷酸铁锂的导电性。

为了解决上述技术问题，本发明提供了以下技术方案：

第一方面，提供了一种改性磷酸铁前驱体，所述改性磷酸铁前驱体由可溶性三价铁盐溶于二硒化铌悬浮液后与磷酸源反应制得。

本发明的二硒化铌悬浮液中，二硒化铌能均匀稳定分散在悬浮液中；具体地，在制备悬浮液时可加入分散剂或分散液，使二硒化铌稳定悬浮。

本发明中，可溶性三价铁盐为本领域常用的三价铁盐，优选为硫酸铁、硝酸铁中的至少一种；所述磷酸源为磷酸、磷酸铵中的至少一种。

优选地，在加入磷酸源后，二硒化铌悬浮液的pH为1.8-2.2，更优选为2.0-2.2。

优选地，在加入磷酸源后，加热升温至60-80℃反应2-4h；更优选为加热升温至70-80℃反应2-3h。

本发明通过在二硒化铌的分散体系中先均匀分布三价铁离子，然后再加入磷酸源原位合成磷酸铁前驱体，由此，可得到均匀掺杂二硒化铌的磷酸铁。由于二硒化铌为金属性质，具有优异的超导电性，电阻率约为3.5×10^-4Ω·㎝，将其以本发明的量掺杂到磷酸铁锂中，可显著提高磷酸铁锂的导电性，使得磷酸铁锂的电阻率在186Ω·m以下，且不影响磷酸铁锂的结构稳定性。

进一步地，所述改性磷酸铁前驱体中，所述可溶性三价铁盐与二硒化铌的摩尔比为1：0.05-0.15，优选为1:0.1-0.15；

所述磷酸源中的磷元素与可溶性三价铁盐中的铁元素的摩尔比为1.4-1.6:1，优选为1.5-1.6:1。

进一步地，所述二硒化铌悬浮液为将二硒化铌加入分散液中分散制得。

在二硒化铌悬浮液的制备过程中，可采用搅拌润湿和/或超声的方法加快二硒化铌的溶解速度或使其充分溶解。

优选地，本发明中，所述二硒化铌悬浮液为将所述二硒化铌加入分散液中，搅拌润湿后超声分散得到。