[发明专利]一种非酸体系液相合成C/Cu,Zr/ZrF4复合氟化锆锂离子电池正极材料及其制备方法

摘要

一种非酸体系液相合成C/Cu，Zr/ZrF4复合氟化锆锂离子电池正极材料及其制备方法，该方法通过对反应原料五水合硝酸锆、氟化铵的混合方式及水的加入方式、加入速率的设计，免除了抑制水解的稀硝酸的加入，避免了稀硝酸存在着与氟化铵作用产生高毒性氟化氢的风险；同时通过在热处理过程中产生裂解碳并原位在氟化锆颗粒的表面原位还原出一定量的锆和金属铜，锆为电极材料在放电时提供了同质结晶核心，降低了新相形成的动力学阻碍；异质金属铜能减小放电产物的晶粒度；还避免了在液相反应中生成氟化锆的多种复盐等副反应产物并具有优异的电化学性能。

主权项

一种非酸体系液相合成C/Cu，Zr/ZrF4复合氟化锆锂离子电池正极材料的制备方法，其特征为：将物质的量比为1∶4的五水合硝酸锆和氟化铵放入反应器中，该反应器为不锈钢材质的圆柱形容器，容器的高度与直径的比例为2‑2.5∶1，容器的体积与五水合硝酸锆与氟化铵质量之和的比例为2‑5L/Kg，当五水合硝酸锆与氟化铵质量之和小于等于1Kg时，容器的体积为2升；在容器的顶部设置5个圆形流体入口，其中心分别分布在容器圆形顶部的中心及互成90°交角的四条半径的中点，其直径为容器直径的18‑20％；五水合硝酸锆和氟化铵的混合物放入反应器后，上下振动该反应器，振动的幅度为5‑10厘米，频率为1‑3次/秒；振动10‑15秒后停止振动从容器顶部的所有流体入口以相同的速度同时送入聚乙二醇浓度为0.1‑0.3wt％的水溶液，流速为(容器的体积/5)×0.3‑(容器的体积/5)×0.5L/秒直到充满容器80％的体积；其后使用聚四氟乙烯搅拌桨以900rpm‑1200rpm的速度搅拌5‑15分钟，之后过滤，在80‑120℃的干燥箱中干燥3‑7小时；将干燥后产物浸入饱和硫酸铜溶液2‑10分钟后过滤并在80‑120℃的干燥箱中干燥3‑5小时，其后在0.1％氢气与99.9％氩气的混合气体保护下升温到400‑480℃恒温0.5‑2小时后冷却，制备得到C/Cu，Zr/ZrF4复合氟化锆锂离子电池正极材料。