[发明专利]一种掺杂合成正极材料磷酸铁锂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子动力电池正极材料的合成方法，特别涉及一种通过固相法或液相法掺杂金属离子合成电池正极材料磷酸铁锂的方法。

背景技术

磷酸铁锂以比容量高(约170mAh/g)、无毒、热稳定性好、安全性极佳、高温性能和循环性能好等诸多优点，使其作为锂离子动力电池正极材料的首选材料，成为当前研究的热点而倍受关注。但由于磷酸铁锂电导率低，锂离子在晶格中扩散困难，导致活性材料的利用率较低，因此高倍率充放电性能差，阻碍了材料的实际应用。为提高磷酸铁锂的导电率，改善磷酸铁锂高倍率充放电性能，目前一般采取对磷酸铁锂进行掺杂处理的方法，如专利号为CN100340475C的专利采用锌掺杂处理，专利号为CN100355122C的专利采用过渡元素掺杂处理，这两种掺杂处理方法实际上主要是对磷酸铁锂中铁位的掺杂，对其中锂离子掺杂的影响能力不大，因而这两种掺杂处理方法不能显著地提高磷酸铁锂的高倍率充放电性能。

发明内容

针对目前现有技术中磷酸铁锂电导率低，高倍率充放电化学性能不佳的缺点，本发明提出了一种掺杂钠或钾离子，以提高磷酸铁锂导电性的方法，使掺杂合成的正极材料磷酸铁锂具有良好的电化学性能和循环性能。

本发明要解决的技术问题所采取的技术方案是：

本发明所述一种掺杂合成正极材料磷酸铁锂的方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)、将含有锂、铁和磷离子摩尔数之比为0.9-0.999∶1∶1的化合物混合，再加入占磷酸铁锂摩尔质量1-30％碳量的碳源；

(2)、在上述混合物中添加含有0.001-0.1摩尔钠离子或钾离子的化合物，球磨1-20h形成前驱体；

(3)、将前驱体置入200-400℃惰性气氛中预处理1-15h，冷却后再球磨1-10h，然后再置入500-900℃惰性气氛中保温1-48h，自然冷却后得到磷酸铁锂正极材料。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

本发明所述掺杂合成磷酸铁锂正极材料的方法，采用含钠离子或钾离子的化合物来锂位进行掺杂。在掺杂合成过程中，不仅使合成的磷酸铁锂化学成份均匀性、结晶性好，不含杂相，粒径分布均匀，振实密度高，而且使合成的磷酸铁锂导电率高，充放电性能和循环性能好，适合磷酸铁锂正极材料的工业化生产。

所述锂离子化合物可以是碳酸锂、氢氧化锂、醋酸锂、硝酸锂、磷酸二氢锂或磷酸锂；所述铁离子化合物可以是草酸亚铁、三氧化二铁、四氧化三铁、硝酸铁、氢氧化铁、醋酸亚铁或磷酸铁；所述磷离子化合物可以是磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸三铵、磷酸或五氧化二磷；所述碳源可以是乙炔黑、导电碳黑、葡萄糖、蔗糖、聚丙烯腈或聚丙烯；所述钠离子或钾离子化合物可以是钠或钾的氢氧化物、氧化物、硝酸盐、磷酸盐和卤盐，所述惰性气体可以是氩气、氮气、氢气、氨气、一氧化碳或其混合气体。

附图说明

图1是实施例1所述本发明所制备的掺杂合成磷酸铁锂正极材料的X射线衍射图(Cu靶K_α射线，波长0.154056nm)，

图2是实施例1所制备的掺杂磷酸铁锂正极材料的扫描电镜图，

图3是实施例1所制备的掺杂磷酸铁锂的充放电曲线，其中：充放电电压范围为2.0-4.2V，充放电倍率为1C，测试温度25±1℃，

图4是实施例1与对比例所制备的磷酸铁锂正极材料的循环性能曲线，其中：充放电倍率为1C，测试温度25±1℃。

具体实施方试

下面结合实施例对本发明作进一步描述。

实施例1