[发明专利]一种碳包覆氟掺杂改性的磷酸铁锂正极复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，具体涉及一种碳包覆氟掺杂改性的磷酸铁锂(LiFePO_4-xF_x/C)正极复合材料的制备方法。

背景技术

随着电动汽车的发展,对于电极材料的要求越来越高,尤其是正极材料,正极材料作为锂离子电池的重要组成部分,其价格约占锂离子电池成本的三分之一,其不仅是锂离子脱嵌的载体,而且为整个电池体系提供锂源。

橄榄石结构的LiFePO₄来源丰富，价格低廉，无毒无害，3.5V的平稳电压平台，较高的比容量(约170mAh/g)，良好的循环稳定性能和安全性能吸引了越来越多的研究人员关注和研究。LiFePO₄材料也被认为是动力型锂离子电池首选的正极材料。

虽然磷酸铁锂作为锂离子二次电池正极材料具有很多的优点，但其自身固有的电子导电率和锂离子扩散速率较低的问题严重影响了其大规模生产和应用。目前，针对该问题，可采用掺杂改性来解决。

发明内容

本发明旨在提供一种碳包覆氟掺杂改性的磷酸铁锂 (LiFePO_4-xF_x/C)正极复合材料的制备方法，以氟化锂、醋酸亚铁、磷酸氢铵、氟化锂为原料，并加入无水葡萄糖，经超声处理并烧结后，制得F掺杂改性的磷酸铁锂正极复合材料，在0.1C下循环30次后，比容量保持率大于90％，提高了磷酸铁锂的电化学性能。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种LiFePO_4-xF_x/C正极复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)称取一定量的氟化锂、醋酸亚铁、磷酸氢铵，放入烧杯中，在烧杯加入无水乙醇和无水葡萄糖，搅拌均匀后，再加入一定量的氟化锂，在50℃下进行超声处理，超声频率为15KHz，超声时间为30min；

(2)将所得超声后的混合溶液转移到80℃的真空干燥箱进行干燥；干燥产物转移到真空管式电阻炉中，在氮气保护下于350℃烧结3h,烧结后自然冷却至室温，充分研磨；

(3)将研磨后的产物再送入真空管式电阻炉中于500℃再次烧结 6h，得到LiFePO_4-xF_x/C正极复合材料；

上述步骤(1)中氟化锂、醋酸亚铁、磷酸氢铵、氟化锂的摩尔比为(1-x)：1:1：x,其中，x＝0.05-0.1。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的一种LiFePO_4-xF_x/C正极复合材料的制备方法，其中，步骤 (1)中无水葡萄糖的加入量占氟化锂、醋酸亚铁、磷酸氢铵总质量的 6-10％。

F离子掺杂改性中，F^-在层状结构正极材料O位的掺杂可以有效改善其循环性能，抑制其充放电过程中的相变，并且还能进一步促进一级粒子的生长，提高材料的体积比容量和振实密度。

本发明以氟化锂、醋酸亚铁、磷酸氢铵、氟化锂为原料，并加入无水葡萄糖，经超声处理并烧结后，制得F掺杂改性的磷酸铁锂正极复合材料，在0.1C下循环30次后，比容量保持率大于90％，具有优异的电化学性能。

具体实施方式

以下参照具体的实施例来说明本发明。这些实施例仅用于说明本发明，其不以任何方式限制本发明的范围。

实施例1

(1)称取一定量的氟化锂、醋酸亚铁、磷酸氢铵，放入烧杯中，在烧杯加入无水乙醇和无水葡萄糖，无水葡萄糖的加入量占氟化锂、醋酸亚铁、磷酸氢铵总质量的8％。搅拌均匀后，再加入一定量的氟化锂，在50℃下进行超声处理，超声频率为15KHz，超声时间为30min；

其中，氟化锂、醋酸亚铁、磷酸氢铵、氟化锂的摩尔比为(0.95)： 1:1：0.05；

(2)将所得超声后的混合溶液转移到80℃的真空干燥箱进行干燥；干燥产物转移到真空管式电阻炉中，在氮气保护下于350℃烧结 3h,烧结后自然冷却至室温，充分研磨；

(3)将研磨后的产物再送入真空管式电阻炉中于500℃再次烧结6h，得到LiFePO_3.95F_0.05/C正极复合材料；