[发明专利]一种添加Pr元素的锂离子电极材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种添加Pr元素的锂离子电极材料的制备方法。首先将FeC₂O₄・2H₂O 、Li₂CO₃、NH₄H₂PO₄、Cr₂O₃和金属Pr粉末按照一定比例配料，将配好的原料先用丙酮溶液清洗再倒入球磨罐中，并添加适量的蔗糖，用行星式球磨机进行球磨，球磨后晾干，将晾干的粉末真空装入石英玻璃管中，并进行高温煅烧，煅烧后取出粉末即得产品。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电极材料及其制备工艺，特别涉及一种添加Pr元素的正极材料及其制备方法，属于电池电极材料领域。

背景技术

锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。目前常见的锂离子电池正极材料主要有层状结构的钴酸锂和橄榄石结构的磷酸铁锂等。其中，LiCoO₂ 结构比较稳定，电化学性能优异，是目前已商品化比较成熟的正极材料，但是这种材料的抗过充电性能差，在较高的充电电压比容量迅速下降；LiFePO₄属于较新的正极材料，其安全性高、成本较低，但存在室温电导率低，放电电压低（3.4V）、振实密度低，实际容量只有 114mA·h／g等缺点，都制约了自身的进一步应用，因此，开发复合正极材料成了锂离子电池正极材料的研究方向之一。

LiFePO₄具有稍微扭曲的六方密堆积排列结构，属于正交晶系，空间群为 Pnma。在锂原子所在的 a-c 平面中，包含有 PO₄四面体，这就限制了锂离子的移动空间，因此它的电导率比其它的层状化合物低。有文献指出，稀土元素能够代替了Li的位置，很好的融入到橄榄石结构中，且能够改提高LiFePO₄的导电率，本发明通过再通过球磨工艺、高温固相法掺杂稀土元素Pr和Cr元素，制备一种复合锂离子电池复合正极材料，弥补磷酸铁锂的不足。

发明内容

本发明的目的是提供一种添加Pr元素的锂离子电池材料及其制备工艺。该制备工艺包括如下步骤：

⑴取适量化学纯的FeC₂O₄・2H₂O 、Li₂CO₃、NH₄H₂PO₄、Cr₂O₃和金属Pr粉末作为原料，按照Li_1-xFe_0.9Cr_0.1 Pr _xPO₄（0.01≤X≤0.1）的原子比例配料；

⑵将配好的原料一起倒入丙酮溶液中进行清洗并过滤；

⑶将过滤收集的原料混合物再一起倒入球磨罐中，并添加适量的蔗糖和钢球，在丙酮的保护下，用行星式球磨机进行球磨；

⑷球磨一段时间后，把合金微粉取出并晾干；

⑸将晾干的粉末装入石英玻璃管中，进行真空密封；

⑹把玻璃管投入水中，若无气泡，则可检验其密封性良好；

⑺再把玻璃管取出，晾干水分后放入高温炉中，进行煅烧；

⑻将经过处理的玻璃管取出，冷却后砸碎玻璃管，收集粉末即得产品。

优先地，在步骤⑴中，按照Li_1-xFe_0.9Cr_0.1Pr_xPO₄（0.03≤X≤0.05）的原子比例配料。

优先地，在步骤⑶中，球料比为15-20，行星式球磨机速度控制250-350 r/min运行。