專(zhuān)利名稱(chēng)：流變相反應(yīng)制備釩摻雜磷酸鐵鋰正極材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種流變相反應(yīng)制備釩摻雜磷酸鐵鋰正極材料的方法。
背景技術(shù)：
鋰離子電池被認(rèn)為是目前最佳的綠色環(huán)保理想電源，受到科技及工業(yè)界高度重視，并得到廣泛應(yīng)用。LiFePOJt為極具潛力的鋰離子電池正極材料，具有較高電勢(shì)。這種材料能量密度高，而且原料豐富、成本低、對(duì)環(huán)境友好。LiFePO4主要制備方法有固相法、碳熱還原法和水熱法等，通過(guò)傳統(tǒng)的制備方法難以合成電化學(xué)性能好的LiFePO415如何控制粒度大小，提高電導(dǎo)率和離子擴(kuò)散速率成為L(zhǎng)iFePO4研究的主要方向。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種采用流變相反應(yīng)制備釩摻雜的磷酸鐵鋰鋰離子電池正極材料的方法，以解決磷酸鐵鋰材料容量衰減快等問(wèn)題、同時(shí)使摻雜后的樣品粒徑均勻細(xì)小、電導(dǎo)率和電化學(xué)性能提高。本發(fā)明以如下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明的工藝步驟為將鐵鹽、磷酸鹽、鋰鹽和聚乙二醇與偏釩酸銨釩離子摻雜源按摩爾比分別為2-x:2.0-2. 1:2. 0-2. 1:1. 0-1. l:x，其中 O < x < O. 05、溶于水后混合均勻，在 75°C _95°C恒溫水浴中反應(yīng)5-10h形成流變態(tài)膠狀物，干燥后在600°C -800°C非氧化性氣氛中燒結(jié)10—20h即為釩摻雜的磷酸鐵鋰粉體材料。所述鐵鹽為硝酸鐵或檸檬酸鐵；所述磷酸鹽為磷酸二氫銨、磷酸氫二銨或磷酸銨；所述鋰鹽為醋酸鋰、硝酸鋰或氫氧化鋰；所述聚乙二醇為PEG-400、PEG-4000 或 PEG-10000 ；所述非氧化性氣氛為氬氣、氮?dú)饣驓錃?。本發(fā)明直接使用聚乙二醇，一方面聚乙二醇作為一種非離子型表面活性劑，在合成前軀體過(guò)程中對(duì)膠粒具有很好的分散作用，在膠體形成的過(guò)程中通過(guò)錨固與氫鍵的共同作用可以控制膠粒的大小，使得膠粒大小分布均勻，提高電化學(xué)性能；另一方面聚乙二醇作為碳源，在高溫裂解過(guò)程中形成炭并起到很好的還原保護(hù)作用。本發(fā)明簡(jiǎn)化了合成工藝，可以有效地抑制樣品晶粒的過(guò)分長(zhǎng)大，使所合成材料粒徑分布均勻、細(xì)??；合成溫度低、時(shí)間短，可得到不同粒度的材料；電導(dǎo)率、充放電性能和循環(huán)性能提高；簡(jiǎn)化了工藝，降低了成本，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例I的2號(hào)樣品LiFePO4的XRD圖。
圖2為本發(fā)明實(shí)施例I的2號(hào)樣品LiFePO4的SEM圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例I的2號(hào)樣品LiFePO4的首次充放電曲線(xiàn)。圖4為本發(fā)明實(shí)施例I的2號(hào)樣品LiFePO4的循環(huán)性能曲線(xiàn)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I :將O. 195mol 硝酸鐵、O. 205mol 磷酸二氫銨、O. 2ImoI 硝酸鋰、O. IOmol PEG-10000和O. 005mol偏釩酸銨溶于水后混合均勻，在75°C恒溫水浴中反應(yīng)20h形成流變態(tài)膠狀物，干燥后在氬氣氣氛下，分別在600°C、700°C、80(rC溫度下燒結(jié)15h，即為樣品LiFeP04。所得到的產(chǎn)物經(jīng)X射線(xiàn)衍射分析，表明均為L(zhǎng)iFePO4,沒(méi)任何雜相，通過(guò)SEM可得到產(chǎn)物的粒徑在O. 2 μ m左右。將所得到的產(chǎn)物組裝成實(shí)驗(yàn)扣式電池測(cè)其充放電比容量和循環(huán)性能，在IC的倍率下進(jìn)行充放電，其首次放電容量和循環(huán)50次后放電容量見(jiàn)表I。表I :實(shí)施例I的實(shí)驗(yàn)條件和結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種流變相反應(yīng)制備釩摻雜磷酸鐵鋰正極材料的方法，其特征在于具體步驟為將鐵鹽、磷酸鹽、鋰鹽和聚乙二醇與偏釩酸銨釩離子摻雜源按物質(zhì)的摩爾比分別為2-x:2.0-2. 1:2. 0-2. 1:1. 0-1. l:x，其中 O < x < O. 05，溶于水后混合均勻，在 75°C _95°C恒溫水浴中反應(yīng)5-10h形成流變態(tài)膠狀物，干燥后在600°C -800°C非氧化性氣氛中燒結(jié)10—20h,即為釩摻雜的磷酸鐵鋰粉體材料。
2.如權(quán)利要求I所述的流變相反應(yīng)制備釩摻雜磷酸鐵鋰正極材料的方法，其特征在于鐵鹽為硝酸鐵或檸檬酸鐵。
3.如權(quán)利要求I所述的流變相反應(yīng)制備釩摻雜磷酸鐵鋰正極材料的方法，其特征在于所述磷酸鹽為磷酸二氫銨、磷酸氫二銨或磷酸銨。
4.如權(quán)利要求I所述的流變相反應(yīng)制備釩摻雜磷酸鐵鋰正極材料的方法，其特征在于所述鋰鹽為醋酸鋰、硝酸鋰或氫氧化鋰。
5.如權(quán)利要求I所述的流變相反應(yīng)制備釩摻雜磷酸鐵鋰正極材料的方法，其特征在于所述聚乙二醇為 PEG-400、PEG-4000 或 PEG-10000。
6.如權(quán)利要求I所述的流變相反應(yīng)制備釩摻雜磷酸鐵鋰正極材料的方法，其特征在于所述非氧化性氣氛為氬氣、氮?dú)饣驓錃狻?br> 全文摘要
本發(fā)明的流變相反應(yīng)制備釩摻雜磷酸鐵鋰鋰離子電池正極材料的方法，將鐵鹽、磷酸鹽、鋰鹽和聚乙二醇與偏釩酸銨釩離子摻雜源溶于水后混合均勻，在75℃-95℃恒溫水浴中反應(yīng)5-10h形成流變態(tài)膠狀物，干燥后在600℃-800℃非氧化性氣氛中燒結(jié)10—20h即為釩摻雜的磷酸鐵鋰粉體材料。本發(fā)明簡(jiǎn)化了合成工藝，可以有效地抑制樣品晶粒的過(guò)分長(zhǎng)大，使所合成材料粒徑分布均勻、細(xì)??；合成溫度低、時(shí)間短，可得到不同粒度的材料；電導(dǎo)率、充放電性能和循環(huán)性能提高；簡(jiǎn)化了工藝，降低了成本，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。
文檔編號(hào)H01M4/58GK102897742SQ20121031121
公開(kāi)日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月28日
發(fā)明者李華成, 鐘勝奎, 李普良, 王春飛, 胡明超, 明憲權(quán), 黎貴亮, 黃冠漢, 朱漢明 申請(qǐng)人:中信大錳礦業(yè)有限責(zé)任公司