本發(fā)明涉及一種鋰電池正極材料，尤其涉及一種用于鋰電池正極材料的磷酸鐵鋰/碳納米管納米復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
橄欖石型的磷酸鐵鋰因其原料來源豐富、價格廉價、熱穩(wěn)定性好，循環(huán)性能優(yōu)異等優(yōu)點被認為是一種具有廣闊應(yīng)用前景的新型鋰離子電池正極材料，并應(yīng)用于動力電池或儲能電池。而隨著人們對電動汽車、手機快充需求的提高，鋰離子電池需具備較高的倍率，目前因磷酸鐵鋰導(dǎo)電率較低難以實現(xiàn)。
為提高磷酸鐵鋰的導(dǎo)電性，目前廣泛采用碳包覆的方法，一方面能夠改善磷酸鐵鋰的導(dǎo)電性，同時能在固相高溫合成條件下阻止磷酸鐵鋰晶粒的長大，利于納米尺寸粉體的制備，從而實現(xiàn)鋰離子電池的高倍率。中國專利cn101636861a、us2010/0297496a1和cn1186835c采用物理混合的方法向磷酸鐵鋰前驅(qū)體中添加碳源前驅(qū)體再熱解形成碳包覆層，但是熱解碳材料本身因結(jié)晶性差而導(dǎo)電性不佳，依靠碳含量增加提高導(dǎo)電性會降低磷酸鐵鋰的電化學(xué)性能。
中國專利cn101442126a和cn101533904a采用化學(xué)氣相沉積法在引入催化劑組分摻雜的步驟來生成碳納米管，但球磨混合的物理方式難以保證催化劑均勻分布，且固定床化學(xué)氣相沉淀也導(dǎo)致納米碳層沉積不均。另外，該方法引入催化劑時將帶來水和氧，水會使磷酸鐵鋰中的鋰生成lioh和li2co3，氧會使磷酸鐵鋰發(fā)生氧化，從而對磷酸鐵鋰產(chǎn)生負面影響。中國專利cn102427130b將制備好的磷酸鐵鋰前驅(qū)體粉末、催化劑和液態(tài)碳源混合均勻制成漿料，通過噴霧進料送入高溫反應(yīng)爐，生成磷酸鐵鋰/碳納米管復(fù)合材料，該方法存在以下問題：①液態(tài)碳源在較高的含量下才方便噴霧進入反應(yīng)爐，液態(tài)碳源因不能與催化劑充分接觸容易生成碳包覆層而非碳納米管，碳的導(dǎo)電性遠不如碳納米管，從而影響磷酸鐵鋰的電化學(xué)性能；②簡單地將磷酸鐵鋰前驅(qū)體粉末、催化劑和液態(tài)碳源物理共混難以實現(xiàn)液態(tài)碳源生成的碳或碳納米管對磷酸鐵鋰的有效包覆，碳或碳納米管有可能以游離的形式存在，裸露的磷酸鐵鋰因?qū)щ娦郧芳延绊懥肆姿徼F鋰電化學(xué)性能的提升。
由上可知，目前的磷酸鐵鋰/碳納米管納米復(fù)合材料存在以下缺點：①催化劑與碳源接觸不均勻，導(dǎo)致生成的碳增多，導(dǎo)電性下降，從而影響材料的電化學(xué)性能；②引入催化劑時，帶來的水會使磷酸鐵鋰中的鋰生成lioh和li2co3，帶來的氧會使磷酸鐵鋰發(fā)生氧化，從而對磷酸鐵鋰產(chǎn)生負面影響；③液態(tài)碳源因不能與催化劑充分接觸容易生成碳包覆層而非碳納米管，碳的導(dǎo)電性遠不如碳納米管，從而影響磷酸鐵鋰的電化學(xué)性能；④碳或碳納米管有可能以游離的形式存在，裸露的磷酸鐵鋰因?qū)щ娦郧芳延绊懥肆姿徼F鋰電化學(xué)性能的提升。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種鋰電池正極材料的磷酸鐵鋰/碳納米管納米復(fù)合材料及其制備方法，以解決催化劑與碳源接觸不均勻、碳納米管轉(zhuǎn)化效率低、引入催化劑時會帶來水和氧、碳納米管包覆不完全以及不均勻的問題，有效提高磷酸鐵鋰/碳納米管納米復(fù)合材料的導(dǎo)電性、比容量和倍率特性等電化學(xué)性能。
為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種用于鋰電池正極材料的磷酸鐵鋰/碳納米管納米復(fù)合材料，該復(fù)合材料由磷酸鐵鋰核和碳納米管殼組成，其中磷酸鐵鋰顆粒為橄欖石結(jié)構(gòu)，其二次粒徑為0.2微米-10微米；所述碳納米管包裹在磷酸鐵鋰表面，碳納米管的管徑為2納米-20納米，碳納米管的內(nèi)徑為1納米-10納米，該碳納米管的長度為100納米-1000納米。
磷酸鐵鋰/碳納米管的核殼結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了碳納米管對磷酸鐵鋰的包覆，提高了其導(dǎo)電性和電化學(xué)性能。另外，磷酸鐵鋰和碳納米管的尺寸影響著材料的性能：磷酸鐵鋰粒徑過大會使碳納米管無法完整包覆，粒徑過小又導(dǎo)致磷酸鐵鋰容易團聚難以分散從而影響均勻包覆；碳納米管太粗難以包覆上去，太細和太短難以包覆完全，太長容易游離在磷酸鐵鋰的表面，都影響包覆的效果。
作為優(yōu)選，所述磷酸鐵鋰顆粒的二次粒徑為0.5微米-5微米，且所述碳納米管的管徑為3納米-10納米，其內(nèi)徑為2納米-6納米，且碳納米管的長度為200納米-800納米。
作為優(yōu)選，所述磷酸鐵鋰顆粒的二次粒徑為1微米-3微米，且所述碳納米管的管徑為4納米-6納米，其內(nèi)徑為3納米-5納米，且碳納米管的長度為400納米-600納米。
實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種制造前述磷酸鐵鋰/碳納米管納米復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：
步驟(1)：催化劑負載磷酸鐵鋰漿料的制備
將鋰鹽、磷鹽、鐵鹽按摩爾比li：p：fe＝1：1：1稱量，同時加入鐵、鎳、鉬、鎂鹽類中一種或多種催化劑前驅(qū)體，鐵、鎳的摩爾含量為2％-20％，鉬的摩爾含量為2％-15％，鎂的摩爾含量為25％-90％，；將各組分在溶劑中充分攪拌均勻，并用堿調(diào)節(jié)ph值，然后加入到水熱反應(yīng)釜中升溫至300℃-800℃反應(yīng)1h-24h，制得催化劑負載磷酸鐵鋰漿料；
步驟(2)：磷酸鐵鋰/碳納米管納米復(fù)合材料的制備
將催化劑負載磷酸鐵鋰漿料通過噴霧設(shè)備在化學(xué)氣相沉積設(shè)備(cvd)上方霧化，霧化后的液滴粒徑為1微米-100微米，霧化后的液滴進入高溫反應(yīng)區(qū)，溫度為600℃-700℃，以惰性氣作載氣在cvd下方通入氫氣、氮氣、甲烷、乙醇、乙炔、乙烯中的一種或幾種作為碳源，碳源的通入流量為200sccm-4000sccm，控制催化劑負載磷酸鐵鋰前驅(qū)體漿料在cvd高溫區(qū)停留的時間2h-8h，cvd過程的反應(yīng)時間由高壓氣流控制在20s-20min，cvd下方得到磷酸鐵鋰/碳納米管納米復(fù)合材料。
在反應(yīng)過程中，霧化液滴過小，噴霧設(shè)備無法實現(xiàn)；霧化液滴過大，生成的磷酸鐵鋰顆粒過大，從而影響碳納米管的包覆。同時，反應(yīng)溫度過低、反應(yīng)時間過短，不利于碳化影響碳納米管的生成；反應(yīng)溫度過高、反應(yīng)時間過長，能耗過大。另外，碳源的流量過快不利于碳納米管的生成與包覆，流量過慢影響生產(chǎn)效率。
作為優(yōu)化設(shè)計，所述磷酸鐵鋰前驅(qū)體鹽類分為鋰源、鐵源和磷源三類，其中鋰源為氫氧化鋰、碳酸鋰、磷酸鋰、草酸鋰、醋酸鋰等鋰源化合物中的至少一種；鐵源為三氧化二鐵、四氧化三鐵、磷酸鐵、磷酸亞鐵、草酸亞鐵、硫酸亞鐵中的至少一種；磷源為磷酸、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、磷酸銨、磷酸鐵等磷源化合物中的任意一種。
作為優(yōu)化設(shè)計，所述溶劑為無水乙醇、甲醇、丙酮、丙醇中的至少一種，與催化劑負載磷酸鐵鋰前驅(qū)體的固液比為6％-65％；所述催化劑的前驅(qū)體原料分為鐵、鎳、鉬、鎂四類，具體為氧化物、氫氧化物、鹵化物、硫酸鹽、碳酸鹽、硝酸鹽、磷酸鹽、乙酸鹽、草酸鹽、脂肪酸鹽、金屬茂化合物、金屬羰基化合物中的至少一種。
作為優(yōu)化設(shè)計，所述堿為氨、尿素、碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸氫銨中的至少一種，且所述催化劑組分所占質(zhì)量百分比為0.6％-4％；所述cvd指化學(xué)氣相沉積工藝及其改進增強的工藝，包括cvd、pecvd、lpcvd、hpd-cvd、hfcvd、微波等離子增強化學(xué)氣相沉積工藝中的一種；所述惰性氣氛包括氮氣、氬氣、氦氣中的至少一種。
作為優(yōu)化設(shè)計，所述步驟(1)中鐵、鎳的摩爾含量為5-15％，且鉬的摩爾含量為4％-12％，鎂的摩爾含量為40％-85％；且所述步驟(2)霧化后的液滴粒徑為5微米-20微米，霧化后的液滴進入高溫反應(yīng)區(qū)溫度為600℃-700℃，而碳源的通入流量為500sccm-2000sccm，且控制催化劑負載磷酸鐵鋰前驅(qū)體漿料在cvd高溫區(qū)停留的時間為3h-6h。
作為優(yōu)化設(shè)計，所述步驟(1)中鐵、鎳的摩爾含量為8-13％，且鉬的摩爾含量為8％-12％，鎂的摩爾含量為75％-82％；且所述步驟(2)霧化后的液滴粒徑為8微米-12微米，霧化后的液滴進入高溫反應(yīng)區(qū)溫度為650℃-680℃，而碳源的通入流量為800sccm-1000sccm，且控制催化劑負載磷酸鐵鋰前驅(qū)體漿料在cvd高溫區(qū)停留的時間為4h-5h。
本發(fā)明的磷酸鐵鋰/碳納米管納米復(fù)合材料具有以下優(yōu)點：
1.本發(fā)明為碳納米管為殼，磷酸鐵鋰為核的納米復(fù)合材料，碳納米管對磷酸鐵鋰的完整包覆，避免了絕緣性磷酸鐵鋰的裸露，提高了材料的導(dǎo)電性；
2.本發(fā)明中的水熱反應(yīng)有利于生成納米級別的催化劑均勻負載磷酸鐵鋰，使催化劑能在磷酸鐵鋰的表面與碳源充分接觸，不僅使碳納米管的轉(zhuǎn)化率高，而且碳納米管對磷酸鐵鋰的包覆完全度和均勻度高，從而提高了磷酸鐵鋰的導(dǎo)電性；
3.本發(fā)明采用氣體作為碳源，不僅能與催化劑和磷酸鐵鋰充分接觸，而且可以避免碳的生成，提高碳納米管的轉(zhuǎn)化率，從而提高了磷酸鐵鋰的導(dǎo)電性；
4.本發(fā)明整個cvd工藝采用惰性氣體，避免了氧氣、水分對磷酸鐵鋰/碳納米管納米復(fù)合材料的負面影響。
具體實施方式
本發(fā)明公開一種用于鋰電池正極材料的磷酸鐵鋰/碳納米管納米復(fù)合材料，該復(fù)合材料由磷酸鐵鋰核和碳納米管殼組成，其中：磷酸鐵鋰顆粒為橄欖石結(jié)構(gòu)，其二次粒徑為0.2微米-10微米，優(yōu)選0.5微米-5微米，更優(yōu)選1微米-3微米，磷酸鐵鋰粒徑過大會使碳納米管無法完整包覆，粒徑過小又導(dǎo)致磷酸鐵鋰容易團聚難以分散從而影響均勻包覆。碳納米管包裹在磷酸鐵鋰的表面，碳納米管的管徑為2納米-20納米，優(yōu)選3納米-10納米，更優(yōu)選3納米-6納米，內(nèi)徑為1納米-10納米，優(yōu)選2納米-6納米，更優(yōu)選3納米-5納米，長度為100納米-1000納米，優(yōu)選200納米-800納米，更優(yōu)選400納米-600納米，合適尺寸的碳納米管都無法實現(xiàn)對磷酸鐵鋰的完整包覆，太粗難以包覆上去，太細和太短難以包覆完全，太長容易游離在磷酸鐵鋰的表面，都影響包覆的效果。
本發(fā)明還公開一種制造前述鋰電池正極材料的磷酸鐵鋰/碳納米管納米復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：
步驟(1)：催化劑負載磷酸鐵鋰漿料的制備
將鋰鹽、磷鹽、鐵鹽按摩爾比li：p：fe＝1：1：1稱量，同時加入鐵、鎳、鉬、鎂鹽類中一種或多種催化劑前驅(qū)體，鐵、鎳的摩爾含量為2％-20％，鉬的摩爾含量為2％-15％，鎂的摩爾含量為25％-90％，；將各組分在溶劑中充分攪拌均勻，并用堿調(diào)節(jié)ph值，然后加入到水熱反應(yīng)釜中升溫至300℃-800℃反應(yīng)1h-24h，制得催化劑負載磷酸鐵鋰漿料；
步驟(2)：磷酸鐵鋰/碳納米管納米復(fù)合材料的制備
將催化劑負載磷酸鐵鋰漿料通過噴霧設(shè)備在化學(xué)氣相沉積設(shè)備(cvd)上方霧化，霧化后的液滴粒徑為1微米-100微米，霧化后的液滴進入高溫反應(yīng)區(qū)，溫度為600℃-700℃，以惰性氣作載氣在cvd下方通入氫氣、氮氣、甲烷、乙醇、乙炔、乙烯中的一種或幾種作為碳源，碳源的通入流量為200sccm-4000sccm，控制催化劑負載磷酸鐵鋰前驅(qū)體漿料在cvd高溫區(qū)停留的時間2h-8h，cvd過程的反應(yīng)時間由高壓氣流控制在20s-20min，cvd下方得到磷酸鐵鋰/碳納米管納米復(fù)合材料。
磷酸鐵鋰前驅(qū)體鹽類分為鋰源、鐵源和磷源三類，其中鋰源為氫氧化鋰、碳酸鋰、磷酸鋰、草酸鋰、醋酸鋰等鋰源化合物中的至少一種；鐵源為三氧化二鐵、四氧化三鐵、磷酸鐵、磷酸亞鐵、草酸亞鐵、硫酸亞鐵中的至少一種；磷源為磷酸、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、磷酸銨、磷酸鐵等磷源化合物中的任意一種。
溶劑為無水乙醇、甲醇、丙酮、丙醇中的至少一種，與催化劑負載磷酸鐵鋰前驅(qū)體的固液比為6％-65％；催化劑的前驅(qū)體原料分為鐵、鎳、鉬、鎂四類，具體為氧化物、氫氧化物、鹵化物、硫酸鹽、碳酸鹽、硝酸鹽、磷酸鹽、乙酸鹽、草酸鹽、脂肪酸鹽、金屬茂化合物、金屬羰基化合物中的至少一種。
堿為氨、尿素、碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸氫銨中的至少一種，且催化劑組分所占質(zhì)量百分比為0.6％-4％；cvd指化學(xué)氣相沉積工藝及其改進增強的工藝，包括cvd、pecvd、lpcvd、hpd-cvd、hfcvd、微波等離子增強化學(xué)氣相沉積工藝中的一種；惰性氣氛包括氮氣、氬氣、氦氣中的至少一種。
步驟(1)中鐵、鎳的摩爾含量為5-15％，且鉬的摩爾含量為4％-12％，鎂的摩爾含量為40％-85％；且步驟(2)霧化后的液滴粒徑為5微米-20微米，霧化后的液滴進入高溫反應(yīng)區(qū)溫度為600℃-700℃，而碳源的通入流量為500sccm-2000sccm，且控制催化劑負載磷酸鐵鋰前驅(qū)體漿料在cvd高溫區(qū)停留的時間為3h-6h。
步驟(1)中鐵、鎳的摩爾含量為8-13％，且鉬的摩爾含量為8％-12％，鎂的摩爾含量為75％-82％；且步驟(2)霧化后的液滴粒徑為8微米-12微米，霧化后的液滴進入高溫反應(yīng)區(qū)溫度為650℃-680℃，而碳源的通入流量為800sccm-1000sccm，且控制催化劑負載磷酸鐵鋰前驅(qū)體漿料在cvd高溫區(qū)停留的時間為4h-5h。
磷酸鐵鋰/碳納米管納米管納米復(fù)合材料制備后，按照如下方法制成扣式半電池并測試比容量和倍率特性：以90:10的質(zhì)量比稱量磷酸鐵鋰/碳納米管和pvdf，混合制漿后涂膜，烘干、壓制、沖片，在真空手套箱內(nèi)一純鋰片為負極，以溶解在體積比為1:1的碳酸乙酯和碳酸甲酯中的六氟磷酸鋰為電解液，聚丙烯微孔薄膜為隔膜，組成2032扣式電池，并采用新威電池程控測試儀進行恒流恒壓充放電測試，截至電壓為4.2v-2.0v。
實施例1：
步驟(1)：催化劑負載磷酸鐵鋰漿料的制備
將鋰鹽、磷鹽、鐵鹽按摩爾比li：p：fe＝1：1：1稱量，同時加入鐵、鎳、鉬、鎂鹽類中一種或多種催化劑前驅(qū)體，鐵、鎳的摩爾含量為13％，鉬的摩爾含量為12％，鎂的摩爾含量為75％，將各組分在溶劑中充分攪拌均勻，并用堿調(diào)節(jié)ph值，然后加入到水熱反應(yīng)釜中升溫至800℃反應(yīng)1h，制得催化劑負載磷酸鐵鋰漿料。
步驟(2)：磷酸鐵鋰/碳納米管納米復(fù)合材料的制備
將催化劑負載磷酸鐵鋰漿料通過噴霧設(shè)備在cvd上方霧化，霧化后的液滴粒徑為1微米，霧化后的液滴進入高溫反應(yīng)區(qū)，溫度為600℃，以惰性氣作載氣在cvd下方通入乙醇作為碳源，通入流量為4000sccm，控制催化劑負載磷酸鐵鋰前驅(qū)體漿料在cvd高溫區(qū)停留的時間8h，cvd下方得到磷酸鐵鋰/碳納米管納米復(fù)合材料。
采用該材料進行6c倍率下充放電測試，循環(huán)30周后仍保持放電容量達135mah/g，放電效率保持在97％以上，具有優(yōu)異的倍率特性。
實施例2：
步驟(1)：催化劑負載磷酸鐵鋰漿料的制備
將鋰鹽、磷鹽、鐵鹽按摩爾比li：p：fe＝1：1：1稱量，同時加入鐵、鎳、鉬、鎂鹽類中一種或多種催化劑前驅(qū)體，鐵、鎳的摩爾含量為8％，鉬的摩爾含量為10％，鎂的摩爾含量為82％，將各組分在溶劑中充分攪拌均勻，并用堿調(diào)節(jié)ph值，然后加入到水熱反應(yīng)釜中升溫至300℃反應(yīng)24h，制得催化劑負載磷酸鐵鋰漿料。
步驟(2)：磷酸鐵鋰/碳納米管納米復(fù)合材料的制備
將催化劑負載磷酸鐵鋰漿料通過噴霧設(shè)備在cvd上方霧化，霧化后的液滴粒徑為100微米，霧化后的液滴進入高溫反應(yīng)區(qū)，溫度為700℃，以惰性氣作載氣在cvd下方通入氫氣作為碳源，通入流量為200sccm，控制催化劑負載磷酸鐵鋰前驅(qū)體漿料在cvd高溫區(qū)停留的時間2h，cvd下方得到磷酸鐵鋰/碳納米管納米復(fù)合材料。
采用該材料進行6c倍率下充放電測試，循環(huán)30周后仍保持放電容量達140mah/g，放電效率保持在98％以上，具有優(yōu)異的倍率特性。
實施例3：
步驟(1)：催化劑負載磷酸鐵鋰漿料的制備
將鋰鹽、磷鹽、鐵鹽按摩爾比li：p：fe＝1：1：1稱量，同時加入鐵、鎳、鉬、鎂鹽類中一種或多種催化劑前驅(qū)體，鐵、鎳的摩爾含量為10％，鉬的摩爾含量為10％，鎂的摩爾含量為80％，將各組分在溶劑中充分攪拌均勻，并用堿調(diào)節(jié)ph值，然后加入到水熱反應(yīng)釜中升溫至600℃反應(yīng)10h，制得催化劑負載磷酸鐵鋰漿料。
步驟(2)：磷酸鐵鋰/碳納米管納米復(fù)合材料的制備
將催化劑負載磷酸鐵鋰漿料通過噴霧設(shè)備在cvd上方霧化，霧化后的液滴粒徑為10微米，霧化后的液滴進入高溫反應(yīng)區(qū)，溫度為660℃，以惰性氣作載氣在cvd下方通入甲烷作為碳源，通入流量為1000sccm，控制催化劑負載磷酸鐵鋰前驅(qū)體漿料在cvd高溫區(qū)停留的時間4h，cvd下方得到磷酸鐵鋰/碳納米管納米復(fù)合材料。
采用該材料進行6c倍率下充放電測試，循環(huán)30周后仍保持放電容量達145mah/g，放電效率保持在99％以上，具有優(yōu)異的倍率特性。
實施例4：
步驟(1)：催化劑負載磷酸鐵鋰漿料的制備
將鋰鹽、磷鹽、鐵鹽按摩爾比li：p：fe＝1：1：1稱量，同時加入鐵、鎳、鉬、鎂鹽類中一種或多種催化劑前驅(qū)體，鐵、鎳的摩爾含量為8％，鉬的摩爾含量為11％，鎂的摩爾含量為81％，將各組分在溶劑中充分攪拌均勻，并用堿調(diào)節(jié)ph值，然后加入到水熱反應(yīng)釜中升溫至500℃反應(yīng)12h，制得催化劑負載磷酸鐵鋰漿料。
步驟(2)：磷酸鐵鋰/碳納米管納米復(fù)合材料的制備
將催化劑負載磷酸鐵鋰漿料通過噴霧設(shè)備在cvd上方霧化，霧化后的液滴粒徑為11微米，霧化后的液滴進入高溫反應(yīng)區(qū)，溫度為670℃，以惰性氣作載氣在cvd下方通入甲烷作為碳源，通入流量為900sccm，控制催化劑負載磷酸鐵鋰前驅(qū)體漿料在cvd高溫區(qū)停留的時間5h，cvd下方得到磷酸鐵鋰/碳納米管納米復(fù)合材料。
采用該材料進行6c倍率下充放電測試，循環(huán)30周后仍保持放電容量達142mah/g，放電效率保持在99％以上，具有優(yōu)異的倍率特性。
實施例5：
步驟(1)：催化劑負載磷酸鐵鋰漿料的制備
將鋰鹽、磷鹽、鐵鹽按摩爾比li：p：fe＝1：1：1稱量，同時加入鐵、鎳、鉬、鎂鹽類中一種或多種催化劑前驅(qū)體，鐵、鎳的摩爾含量為12％，鉬的摩爾含量為10％，鎂的摩爾含量為78％，將各組分在溶劑中充分攪拌均勻，并用堿調(diào)節(jié)ph值，然后加入到水熱反應(yīng)釜中升溫至500℃反應(yīng)12h，制得催化劑負載磷酸鐵鋰漿料。
步驟(2)：磷酸鐵鋰/碳納米管納米復(fù)合材料的制備
將催化劑負載磷酸鐵鋰漿料通過噴霧設(shè)備在cvd上方霧化，霧化后的液滴粒徑為11微米，霧化后的液滴進入高溫反應(yīng)區(qū)，溫度為670℃，以惰性氣作載氣在cvd下方通入乙烯作為碳源，通入流量為1000sccm，控制催化劑負載磷酸鐵鋰前驅(qū)體漿料在cvd高溫區(qū)停留的時間4h，cvd下方得到磷酸鐵鋰/碳納米管納米復(fù)合材料。
采用該材料進行6c倍率下充放電測試，循環(huán)30周后仍保持放電容量達149mah/g，放電效率保持在99％以上，具有優(yōu)異的倍率特性。
實施例6：
步驟(1)：催化劑負載磷酸鐵鋰漿料的制備
將鋰鹽、磷鹽、鐵鹽按摩爾比li：p：fe＝1：1：1稱量，同時加入鐵、鎳、鉬、鎂鹽類中一種或多種催化劑前驅(qū)體，鐵、鎳的摩爾含量為18％，鉬的摩爾含量為12％，鎂的摩爾含量為70％，將各組分在溶劑中充分攪拌均勻，并用堿調(diào)節(jié)ph值，然后加入到水熱反應(yīng)釜中升溫至600℃反應(yīng)8h，制得催化劑負載磷酸鐵鋰漿料。
步驟(2)：磷酸鐵鋰/碳納米管納米復(fù)合材料的制備
將催化劑負載磷酸鐵鋰漿料通過噴霧設(shè)備在cvd上方霧化，霧化后的液滴粒徑為20微米，霧化后的液滴進入高溫反應(yīng)區(qū)，溫度為660℃，以惰性氣作載氣在cvd下方通入乙烯作為碳源，通入流量為2000sccm，控制催化劑負載磷酸鐵鋰前驅(qū)體漿料在cvd高溫區(qū)停留的時間3h，cvd下方得到磷酸鐵鋰/碳納米管納米復(fù)合材料。
采用該材料進行6c倍率下充放電測試，循環(huán)30周后仍保持放電容量達156mah/g，放電效率保持在98％以上，具有優(yōu)異的倍率特性。
實施例7：
步驟(1)：催化劑負載磷酸鐵鋰漿料的制備
將鋰鹽、磷鹽、鐵鹽按摩爾比li：p：fe＝1：1：1稱量，同時加入鐵、鎳、鉬、鎂鹽類中一種或多種催化劑前驅(qū)體，鐵、鎳的摩爾含量為10％，鉬的摩爾含量為10％，鎂的摩爾含量為80％，將各組分在溶劑中充分攪拌均勻，并用堿調(diào)節(jié)ph值，然后加入到水熱反應(yīng)釜中升溫至700℃反應(yīng)4h，制得催化劑負載磷酸鐵鋰漿料。
步驟(2)：磷酸鐵鋰/碳納米管納米復(fù)合材料的制備
將催化劑負載磷酸鐵鋰漿料通過噴霧設(shè)備在cvd上方霧化，霧化后的液滴粒徑為20微米，霧化后的液滴進入高溫反應(yīng)區(qū)，溫度為700℃，以惰性氣作載氣在cvd下方通入乙烯作為碳源，通入流量為1800sccm，控制催化劑負載磷酸鐵鋰前驅(qū)體漿料在cvd高溫區(qū)停留的時間4h，cvd下方得到磷酸鐵鋰/碳納米管納米復(fù)合材料。
采用該材料進行6c倍率下充放電測試，循環(huán)30周后仍保持放電容量達153mah/g，放電效率保持在98％以上，具有優(yōu)異的倍率特性。
實施例8：
步驟(1)：催化劑負載磷酸鐵鋰漿料的制備
將鋰鹽、磷鹽、鐵鹽按摩爾比li：p：fe＝1：1：1稱量，同時加入鐵、鎳、鉬、鎂鹽類中一種或多種催化劑前驅(qū)體，鐵、鎳的摩爾含量為10％，鉬的摩爾含量為10％，鎂的摩爾含量為80％，將各組分在溶劑中充分攪拌均勻，并用堿調(diào)節(jié)ph值，然后加入到水熱反應(yīng)釜中升溫至600℃反應(yīng)8h，制得催化劑負載磷酸鐵鋰漿料。
步驟(2)：磷酸鐵鋰/碳納米管納米復(fù)合材料的制備
將催化劑負載磷酸鐵鋰漿料通過噴霧設(shè)備在cvd上方霧化，霧化后的液滴粒徑為20微米，霧化后的液滴進入高溫反應(yīng)區(qū)，溫度為660℃，以惰性氣作載氣在cvd下方通入乙烯作為碳源，通入流量為2000sccm，控制催化劑負載磷酸鐵鋰前驅(qū)體漿料在cvd高溫區(qū)停留的時間3h，cvd下方得到磷酸鐵鋰/碳納米管納米復(fù)合材料。
采用該材料進行6c倍率下充放電測試，循環(huán)30周后仍保持放電容量達156mah/g，放電效率保持在98％以上，具有優(yōu)異的倍率特性。
對比例1：
參照實施例3，將磷酸鐵鋰直接與碳納米管混合。
采用該材料進行6c倍率下充放電測試，循環(huán)30周后仍保持放電容量達105mah/g，放電效率保持在82％以下。
對比例2：
參照實施例3，將氣態(tài)碳源換成液態(tài)碳源，得到磷酸鐵鋰/碳納米管復(fù)合材料。
采用該材料進行6c倍率下充放電測試，循環(huán)30周后仍保持放電容量達115mah/g，放電效率保持在83％以下。
對比例3：
參照實施例3，去除水熱反應(yīng)，得到磷酸鐵鋰/碳納米管復(fù)合材料。
采用該材料進行6c倍率下充放電測試，循環(huán)30周后仍保持放電容量達108mah/g，放電效率保持在82％以下。
對比例4：
參照實施例3，將惰性氣體換成氧氣和水蒸氣，得到磷酸鐵鋰/碳納米管復(fù)合材料。
采用該材料進行6c倍率下充放電測試，循環(huán)30周后仍保持放電容量達68mah/g，放電效率保持在57％以下。
以上是對本發(fā)明實施例所提供的磷酸鐵鋰/碳納米管納米復(fù)合材料及其制備方法詳細介紹。本文中應(yīng)用了具體實施例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。