專利名稱：一種碳包覆的鋰離子電池正極材料LiFePO₄/C的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋰離子電池正極材料的制備方法，，特別涉及一種碳包覆的鋰離子電池正極材料LiFeP04/C的制備方法。
背景技術(shù)：
電池發(fā)展的主流趨勢(shì)是向綠色環(huán)保型轉(zhuǎn)變，其中鋰離子電池、燃料電池等新型電池發(fā)展迅速；為符合可持續(xù)發(fā)展理念，二次可充電池將逐漸取代一次電池；新型電池進(jìn)一步向小型化、輕型化方向發(fā)展。鋰離子電池有工作電壓高，質(zhì)量輕、實(shí)際充放電比容量大、循環(huán)壽命長(zhǎng)、且是環(huán)保型電池等優(yōu)點(diǎn)，在交通、運(yùn)輸、通訊、辦公自動(dòng)化、礦產(chǎn)勘察、軍事武器等與國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民日常生活息息相關(guān)的領(lǐng)域中有著極為廣泛、極其重要的作用，因而受到國(guó)內(nèi)外各領(lǐng)域研究者的關(guān)注。對(duì)鋰離子電池的研究，從正、負(fù)極材料的合成、電解質(zhì)的研制、 電池中電極反應(yīng)機(jī)理以及通過(guò)一定手段進(jìn)行改性提高鋰離子電池的電化學(xué)性能都是目前研究的熱點(diǎn)。其中如何提高鋰離子電池正極材料的性能是鋰離子電池發(fā)展的關(guān)鍵。橄欖石型結(jié)構(gòu)LiFePCM以其安全性高、環(huán)境友好、成本低、比容量較高以及循環(huán)性能穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì)， 是目前研究的熱點(diǎn)。但如何實(shí)現(xiàn)高性能材料的大規(guī)模量產(chǎn)化仍需進(jìn)一步研究。目前的鋰離子電池正極材料LiFePCM的原材料主要以固相合成為主，其制備過(guò)程中主要將鐵源、鋰源和磷源化合物通過(guò)球磨分散，然后再通過(guò)高溫?zé)Y(jié)得到磷酸鐵鋰的正極材料。在固相法合成中，目前成本較低的生產(chǎn)工藝以Fe203的碳熱還原法為主，即以碳作為還原劑將Fe203還原為二價(jià)鐵，并與鋰源和磷源在高溫下形成LiFeP04。這種方法所得的鋰離子電池正極材料LiFePCM成本較低，但是由于碳熱還原難以控制，容易將三價(jià)鐵還原為單質(zhì)鐵而產(chǎn)生雜相。而且，鐵源、鋰源和磷源的固相分散也會(huì)由于分布不均勻而產(chǎn)生雜相。而該問(wèn)題正是本發(fā)明要解決的問(wèn)題。為了解決上述碳熱還原中導(dǎo)致的過(guò)還原問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種采用鐵粉對(duì)Fe203進(jìn)行還原并引入輔助還原劑進(jìn)而獲得碳源包覆的鋰離子電池正極復(fù)合材料 LiFeP04/C的方法。在本方法中利用三價(jià)鐵與單質(zhì)鐵可以獲得二價(jià)鐵的原理，可以精確控制Fe203的還原，避免Fe203過(guò)還原為單質(zhì)鐵而產(chǎn)生Li3P04等雜相。因此，本發(fā)明主要以綠色化學(xué)作為主要思想，以鋼鐵廠副產(chǎn)物Fe203作為主要原材料，采用濕法合成鋰離子電池正極材料LiFeP04，并利用工藝路線中的輔助還原劑實(shí)現(xiàn)對(duì)合成材料的碳包覆改性。本方法可將鋼鐵廠副產(chǎn)物得到充分的回收利用，使其價(jià)值最大化，并且可以節(jié)約社會(huì)資源。本方法合成過(guò)程中的副產(chǎn)物為水，整個(gè)過(guò)程沒(méi)有廢氣、廢水和廢渣的排放，可實(shí)現(xiàn)材料的清潔生產(chǎn)，符合科學(xué)發(fā)展觀的要求。本發(fā)明可以提高氧化鐵的利用價(jià)值，產(chǎn)生較大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。在已有關(guān)于利用 Fe203合成磷酸鐵鋰的方法中，主要采用碳熱還原法進(jìn)行。但是在實(shí)施過(guò)程中由于碳熱還原會(huì)產(chǎn)生單質(zhì)鐵，使得合成材料中產(chǎn)生雜相導(dǎo)致材料性能下降。而采用Fe203與Fe粉為原料合成磷酸鐵鋰正極材料則可以避免這一不足。通過(guò)計(jì)量比的鐵粉和氧化鐵發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生二價(jià)鐵并與磷源和鋰源得到磷酸鐵鋰。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決利用Fe203合成鋰離子電池正極材料磷酸鐵鋰的方法中存在的過(guò)還原問(wèn)題，而提出一種利用鐵粉還原Fe203，并利用輔助還原劑的碳化獲得碳源包覆的鋰離子電池正極材料LiFeP04/C的方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案
一種碳包覆的鋰離子電池正極材料LiFeP04/C的制備方法，即將三氧化二鐵、還原劑、 輔助還原劑、磷酸、氫氧化鋰通過(guò)球磨分散后，再通過(guò)高溫?zé)Y(jié)即得碳包覆的鋰離子電池正極材料 LiFeP04/C。所用的還原劑為Fe粉，優(yōu)選鐵粉顆粒粒徑為200 500目； 所用的輔助還原劑為抗壞血酸或葡萄糖。上述的一種碳包覆的鋰離子電池正極材料LiFeP04/C的制備方法，其具體的制備過(guò)程包括如下步驟
(1)、首先在球磨罐中加入去離子水，按化學(xué)計(jì)量比加入磷酸和三氧化二鐵，混合均勻， 在球磨機(jī)上球磨2小時(shí)，再加入還原劑鐵粉和輔助還原劑材料繼續(xù)球磨2小時(shí)，最后加入氫氧化鋰?yán)^續(xù)在球磨機(jī)上球磨2小時(shí)，即得到磷酸鐵鋰前驅(qū)體；
其中磷酸、三氧化二鐵、鐵粉和氫氧化鋰的加入量按摩爾比計(jì)算，即磷酸三氧化二鐵 鐵粉氫氧化鋰為3:1 1. 4 :0. 6 1 :3 ；優(yōu)選磷酸三氧化二鐵鐵粉氫氧化鋰為3:1: 1 3 ；
所加入的輔助還原劑材料的量按其與鐵粉的質(zhì)量比計(jì)算，即輔助還原劑的加入量為鐵粉質(zhì)量的2 5%，優(yōu)選為2% ；主要避免合成中鐵粉和Fe2+組分與空氣接觸發(fā)生氧化。(2)、將步驟(1)中所得的前驅(qū)體在惰性氣體N2的保護(hù)下，在600-800°C的溫度下煅燒5 8h即得到碳包覆的LiFePCM的復(fù)合材料LiFeP04/C。本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明的一種碳包覆的LiFePCM的復(fù)合材料LiFeP04/C的制備方法，由于采用鐵粉為還原劑，避免了目前Fe203碳熱還原法制備磷酸鐵鋰的方法中，由于碳的過(guò)還原生成單質(zhì)鐵而出現(xiàn)雜質(zhì)相的不足。又由于其原料Fe203是一種鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)中的副產(chǎn)物，由于采用工業(yè)生產(chǎn)的副產(chǎn)物為原料，可以節(jié)省社會(huì)資源，并且提高副產(chǎn)物的再生價(jià)值，同時(shí)合成的產(chǎn)物磷酸鐵鋰是目前環(huán)境友好型的鋰離子電池正極材料，即實(shí)現(xiàn)了合理利用工業(yè)副產(chǎn)物，降低生產(chǎn)成本的目的。另外，本發(fā)明的一種碳包覆的LiFePCM的復(fù)合材料LiFeP04/C的制備方法，由于采用輔助還原劑可以避免鐵粉和Fe2+組分在合成中與空氣接觸發(fā)生氧化，而且通過(guò)輔助還原劑在高溫?zé)Y(jié)中的碳化包覆，還可以提高材料的充放電比容量。與未用輔助還原劑進(jìn)行碳包覆相比，碳包覆后的LiFeP04/C的表面結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，提高了 Li+嵌入-遷出的界面環(huán)境，進(jìn)而改善了電極材料中的電子導(dǎo)電性，離子導(dǎo)電性，使得電化學(xué)性能提高。


圖1、不同碳源包覆的LiFeP04/C復(fù)合材料的XRD圖譜圖2a、不同碳源包覆材料的充放電曲線(0. 1C)圖2b、循環(huán)和倍率性能曲線(0. 1C-2C)
圖2、不同碳源包覆的LiFeP04/C復(fù)合材料的充放電曲線
圖3、抗壞血酸、葡萄糖和未進(jìn)行碳包覆的磷酸鐵鋰的循環(huán)伏安曲線
圖4、不同碳源包覆的LiFeP04/C復(fù)合材料的交流阻抗曲線
圖5、不同摩爾比例的鐵粉與三氧化二鐵合成的LiFeP04/C的充放電曲線(0. 1C)。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步闡述，但并不限制本發(fā)明。本發(fā)明所用的各種原料及試劑的規(guī)格，型號(hào)，生產(chǎn)廠家等信息見(jiàn)下表
I稱I分子式I規(guī)格I生產(chǎn)廠家-
還原鐵粉Fe_AR國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司
氫氧化鋰LiOH ·Η20 AR國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司
磷酸Η3Ρ04_AR國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司
抗壞血酸C6H806_AR國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司
蔗糖C12H22011 AR國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司
檸檬酸C6H807 · Η20 AR國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司
葡萄糖|C6H1206 .H20 |AR|國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司一
本發(fā)明的電極及電池制備方法
(1)、磷酸鐵鋰電極的制備采用本發(fā)明的所得樣品為正極材料。制備中加入電子導(dǎo)電材料(乙炔黑)和粘結(jié)劑(聚四氟乙烯)。各組分之間的比例按照質(zhì)量計(jì)為鋰離子電池正極材料電子導(dǎo)電材料粘結(jié)劑=82 :10 :8。(2)、負(fù)極采用金屬鋰片。(3)、電池組裝電解液采用碳酸乙酯甲基乙基碳酸酯二乙基碳酸酯=1 1 1 (wt%)為溶劑，以lmol/L的六氟磷鋰(LiPF6)為電解質(zhì)的電解液。以磷酸鐵鋰極片為正極， 以鋰片為負(fù)極，組裝成電池。本發(fā)明的循環(huán)伏安曲線測(cè)試以負(fù)極鋰片作為對(duì)電極和參比電極，掃描速度為 0.01 mV/s。本發(fā)明的電池的充放電測(cè)試最高充電壓為4 V，最低放電電壓為2. 5 V。電池的充放電測(cè)試是在室溫下(約25°C)完成的，充放電倍率為0. IC 2C，
實(shí)施例1
一種碳包覆的鋰離子電池正極材料LiFeP04/C的制備方法，步驟如下 首先在50ml球磨罐中加入5ml的去離子水，加入3. 41ml磷酸和2. 6667g三氧化二鐵， 將材料混合均勻，在球磨機(jī)上球磨2小時(shí)，再加入0. 9309g鐵粉和輔助還原劑(1. 09g抗壞血酸或1. 6776g葡萄糖)繼續(xù)球磨2小時(shí)，最后加入2. 098g氫氧化鋰?yán)^續(xù)在球磨機(jī)上球磨 2小時(shí)，即得到磷酸鐵鋰前驅(qū)體；
將前驅(qū)體在惰性氣體N2保護(hù)下，600-800°C的溫度下煅燒5h即得到分別為抗壞血酸及葡萄糖包覆的鋰離子電池正極復(fù)合材料LiFeP04/C。實(shí)施例2
沒(méi)有添加輔助還原劑的鋰離子電池正極材料LiFePCM的制備方法，步驟如下 首先在50ml球磨罐中加入5ml的去離子水，加入3. 41ml磷酸和2. 6667g三氧化二鐵， 將材料在球磨機(jī)上球磨2小時(shí)混合均勻，再加入0. 9309g鐵粉繼續(xù)球磨2小時(shí)，最后加入2. 098g氫氧化鋰?yán)^續(xù)在球磨機(jī)上球磨2小時(shí)，即得到磷酸鐵鋰前驅(qū)體；
將前驅(qū)體在惰性氣體保護(hù)下，600-800°C的溫度下煅燒5h即得到鋰離子電池正極材料一未碳包覆的鋰離子電池正極材料LiFeP04。圖1是實(shí)施例1所得的分別為抗壞血酸及葡萄糖進(jìn)行碳包覆的鋰離子電池正極材料LiFeP04/C和實(shí)施例2所得的未進(jìn)行碳包覆的鋰離子電池正極材料LiFePCM的XRD 測(cè)試結(jié)果，圖中抗壞血酸為實(shí)施例1所得的抗壞血酸進(jìn)行碳包覆的鋰離子電池正極材料 LiFeP04/C ；葡萄糖為實(shí)施例1所得的葡萄糖進(jìn)行碳包覆的鋰離子電池正極材料LiFeP04/ C ；純LiFePCM為實(shí)施例2所得的未進(jìn)行碳包覆的鋰離子電池正極材料LiFeP04。從圖1中可以看出， 碳包覆的鋰離子電池正極材料LiFeP04/C的衍射峰與LiFeP04 的標(biāo)準(zhǔn)圖譜(見(jiàn)PDF No. 40-1499)十分吻合，所以上述不同碳源合成的磷酸鐵鋰均具有橄欖石型結(jié)構(gòu)，這些碳源經(jīng)過(guò)充分球磨溶解后，形成了分散均勻的游離分子，可以進(jìn)入前軀體的縫隙中，在熱處理后可以得到包覆均勻的碳層。圖2a為實(shí)施例1所得的不同輔助還原劑，即抗壞血酸及葡萄糖碳化包覆的鋰離子電池正極材料LiFeP04/C和實(shí)施例2所得的未進(jìn)行碳包覆的鋰離子電池正極材料LiFeP04 的充放電曲線(0. 1C)，圖中抗壞血酸為實(shí)施例1所得的抗壞血酸進(jìn)行碳包覆的鋰離子電池正極材料LiFeP04/C ；葡萄糖為實(shí)施例1所得的葡萄糖進(jìn)行碳包覆的鋰離子電池正極材料 LiFeP04/C ；純LiFePCM為實(shí)施例2所得的未進(jìn)行碳包覆的鋰離子電池正極材料LiFeP04。從圖2a中可以看出，經(jīng)過(guò)這兩種輔助還原劑碳化包覆的鋰離子電池正極材料 LiFeP04/C都具有較平坦的充放電平臺(tái)。平臺(tái)之間的電位差為0. 11V，說(shuō)明電極在充放電過(guò)程中極化較小，具有較好的性能?？箟难徇M(jìn)行碳包覆的鋰離子電池正極材料LiFePOV C的放電比容量最高，達(dá)135mAh/g，以葡萄糖進(jìn)行碳包覆的鋰離子電池正極材料LiFeP04/C 的放電比容量在128mAh/g左右。另外，圖2b為所得的不同輔助還原劑，即抗壞血酸及葡萄糖碳化包覆的鋰離子電池正極材料LiFeP04/C和實(shí)施例2所得的未進(jìn)行碳包覆的鋰離子電池正極材料LiFePCM的充放電循環(huán)和倍率性能曲線(0. 1C-2C)，圖中抗壞血酸為實(shí)施例1所得的抗壞血酸進(jìn)行碳包覆的鋰離子電池正極材料LiFeP04/C ；葡萄糖為實(shí)施例1所得的葡萄糖進(jìn)行碳包覆的鋰離子電池正極材料LiFeP04/C ；純LiFePCM為實(shí)施例2所得的未進(jìn)行碳包覆的鋰離子電池正極材料LiFeP04。從圖2b中可以看出，抗壞血酸和葡萄糖進(jìn)行碳化包覆的鋰離子電池正極材料 LiFeP04/C的充放電循環(huán)次數(shù)和倍率性能較好，在高倍率下的充放電比容量較高。但抗壞血酸的效果更穩(wěn)定。因此，在本合成方法中，采用抗壞血酸碳源作為可選擇的碳源。圖3是實(shí)施例1中的輔助還原劑碳化包覆的鋰離子電池正極材料LiFeP04/C和實(shí)施例2未進(jìn)行碳包覆的鋰離子電池正極材料LiFePCM的循環(huán)伏安曲線，圖中抗壞血酸為實(shí)施例1所得的抗壞血酸進(jìn)行碳包覆的鋰離子電池正極材料LiFeP04/C ；葡萄糖為實(shí)施例1 所得的葡萄糖進(jìn)行碳包覆的鋰離子電池正極材料LiFeP04/C ；純LiFePCM為實(shí)施例2所得的未進(jìn)行碳包覆的鋰離子電池正極材料LiFeP04。從圖3中可以看出，循環(huán)伏安曲線上都有一對(duì)氧化還原峰，對(duì)應(yīng)著磷酸鐵鋰在相應(yīng)電位下發(fā)生的鋰離子遷出-嵌入反應(yīng)時(shí)的Fe ( II )/Fe (III)的價(jià)態(tài)變化。正向掃描時(shí)， 對(duì)應(yīng)著鋰離子從磷酸鐵鋰中遷出，峰電位在3. 5V-3.6V之間。反向掃描時(shí)，出現(xiàn)的還原峰對(duì)應(yīng)著離子嵌入反應(yīng)，峰電位在3. 3V-3. 4V之間。兩個(gè)峰之間的電位差在0. 24V-0. 30V之間， 峰電位之間的差值的大小與電極過(guò)程的可逆性好壞有關(guān)。從測(cè)試來(lái)看，采用抗壞血酸和葡萄糖作為輔助還原劑進(jìn)行碳包覆的鋰離子電池正極材料LiFeP04/C的峰電位差值都小于未進(jìn)行碳包覆的鋰離子電池正極材料LiFePCM樣品。這說(shuō)明這兩種輔助還原劑的加入均可以有效提高材料的電化學(xué)性能。LiFeP CM的充放電過(guò)程還受其電荷轉(zhuǎn)移步驟控制，因此電荷轉(zhuǎn)移阻抗上的差異也將導(dǎo)致電化學(xué)性能的不同。圖4是實(shí)施例1的輔助還原劑碳化包覆的鋰離子電池正極材料LiFeP04/C和實(shí)施例2所得的未進(jìn)行碳包覆的鋰離子電池正極材料LiFePCM的電化學(xué)阻抗譜。圖中抗壞血酸為實(shí)施例1所得的抗壞血酸進(jìn)行碳包覆的鋰離子電池正極材料 LiFeP04/C ；葡萄糖為實(shí)施例1所得的葡萄糖進(jìn)行碳包覆的鋰離子電池正極材料LiFeP04/ C ；純LiFePCM為實(shí)施例2所得的未進(jìn)行碳包覆的鋰離子電池正極材料LiFeP04。阻抗譜是由高頻的圓弧和低頻的斜線組成。其中圓弧部分主要反映了電極和電解液界面電荷轉(zhuǎn)移的信息，而低頻的線性部分是鋰離子擴(kuò)散至晶格過(guò)程中所引起的Warburg阻抗，主要由溶液中離子的擴(kuò)散到電極表面層和活性物質(zhì)內(nèi)部所決定。中高頻的圓弧可反映Li+在電極界面發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移時(shí)在界面與材料本體嵌入-遷出的過(guò)程。在電極充放過(guò)程中，電子的脫嵌使 Fe( II )/Fe (III)價(jià)態(tài)發(fā)生變化，同時(shí)為了保持電中性，Li+在LiFePCM和電解液的界面嵌入或遷出，在此過(guò)程中，活性物質(zhì)和電解液的界面結(jié)構(gòu)和性質(zhì)對(duì)Li+的嵌入-遷出有很大的影響。從圖4中可以看出，輔助還原劑碳化包覆后的鋰離子電池正極材料LiFeP04/C的電極的圓弧的半徑均小于未進(jìn)行包覆的鋰離子電池正極材料LiFePCM的電極，這是因?yàn)榻?jīng)過(guò)碳包覆改性后，在活性物質(zhì)的表面沉積了結(jié)構(gòu)疏松的碳層，增加了活性物質(zhì)與電解液的界面面積，同時(shí)改善了活性物質(zhì)表面的固體電解質(zhì)界面(SEI)結(jié)構(gòu)。這樣，增加了 Li+向本體表面嵌入-遷出的界面。碳化后的產(chǎn)物的碳層比較疏松，為L(zhǎng)i+的嵌入和遷出提供了了更好的條件，同時(shí)由于易于變形，也提高了活性物質(zhì)間的電子導(dǎo)電性。實(shí)施例3
鐵粉與氧化鐵不同添加比例的鋰離子電池正極材料的制備方法，步驟如下 首先在50ml球磨罐中加入5ml的去離子水，加入3. 41ml磷酸和三氧化二鐵(其量分別按照Fe :Fe203的摩爾比1:1，1. 2 0. 8，1.3:0. 7, 1.4:0.6的摩爾比加入，F(xiàn)e203的質(zhì)量分別為2. 6667g, 1. 6000g, 1. 4000g, 1. 2000g),將材料混合均勻，在球磨機(jī)上球磨2小時(shí)，再加入鐵粉(與Fe203的量對(duì)應(yīng)，則鐵粉的質(zhì)量分別為0. 9309g, 1. 6755g, 1. 8151g, 1. 9548g)，和輔助還原劑(1. 09g抗壞血酸)繼續(xù)球磨2小時(shí)，最后加入2. 098g氫氧化鋰?yán)^續(xù)在球磨機(jī)上球磨2小時(shí)，即得到磷酸鐵鋰前驅(qū)體；
將前驅(qū)體在惰性氣體N2保護(hù)下，600-800°C的溫度下煅燒5h即得到輔助還原劑抗壞血酸碳化后包覆的鋰離子電池正極復(fù)合材料LiFeP04/C。圖5為實(shí)施例3所得的是鐵粉與三氧化二鐵按照不同摩爾比例添加，即按照Fe Fe203的摩爾比1:1，1. 2 0. 8，1.3:0. 7, 1.4:0.6的摩爾比進(jìn)行添加反應(yīng)，且加入輔助還原劑抗壞血酸碳化包覆的鋰離子電池復(fù)合正極材料LiFeP04/C的充放電曲線(0. 1C)，圖中的不同比例為實(shí)施例3的比例加入，且輔助還原劑為抗壞血酸碳包覆的鋰離子電池正極材料 LiFeP04/Co
從圖5充放電曲線中可以看出，按照四種不同比例合成的磷酸鐵鋰復(fù)合正極材料中，F(xiàn)e粉與Fe203的摩爾比為1 1時(shí)得到的材料的比容量最高，可以達(dá)到135mAh/g，且按照 1:1合成的鋰離子電池正極材料LiFeP04/C具有較平坦的充放電平臺(tái)。平臺(tái)之間的電位差為0. 11V，說(shuō)明電極在充放電過(guò)程中極化較小，具有較好的性能。而按照其他比例合成的材料的比容量分別為105mAh/g，87mAh/g, 68mAh/g，且充放電平臺(tái)不穩(wěn)定。以 上所述內(nèi)容僅為本發(fā)明構(gòu)思下的基本說(shuō)明，而依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案所作的任何等效變換，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種碳包覆的鋰離子電池正極材料LiFeP04/C的制備方法，其特征在于將三氧化二鐵、還原劑、輔助還原劑、磷酸、氫氧化鋰通過(guò)球磨分散后，再通過(guò)高溫?zé)Y(jié)即得一種碳包覆的鋰離子電池正極復(fù)合材料LiFeP04/C ；所用的還原劑為鐵粉；所用的輔助還原劑為抗壞血酸或葡萄糖。
2.如權(quán)利要求1所述的一種碳包覆的鋰離子電池正極材料LiFeP04/C的制備方法，其特征在于其制備過(guò)程中所用的磷酸、三氧化二鐵、還原劑鐵粉和氫氧化鋰的量按摩爾比計(jì)算，即磷酸三氧化二鐵鐵粉氫氧化鋰為3:1 1. 4 :0. 6 1 :3 ； 所用的輔助還原劑抗壞血酸或葡萄糖的量按其與鐵粉的質(zhì)量比計(jì)算，即輔助還原劑的量為鐵粉質(zhì)量的2 5%。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種碳包覆的鋰離子電池正極材料LiFePCVC的制備方法， 其特征在于其制備所用的磷酸、三氧化二鐵、還原劑鐵粉和氫氧化鋰的量按摩爾比計(jì)算，即磷酸三氧化二鐵鐵粉氫氧化鋰優(yōu)選為3:1:1 :3。
4.如權(quán)利要去3所述的一種碳包覆的鋰離子電池正極材料LiFeP04/C的制備方法，其特征在于所用的輔助還原劑的量為鐵粉質(zhì)量的2%。
5.如權(quán)利要求4所述的一種碳包覆的鋰離子電池正極材料LiFeP04/C的制備方法，其特征在于其制備所用的還原劑鐵粉的顆粒粒徑為200 500目。
6.如權(quán)利要求5所述的一種碳包覆的鋰離子電池正極材料LiFeP04/C的制備方法，其特征在于制備過(guò)程所述的高溫?zé)Y(jié)即在惰性氣體N2的保護(hù)下，在600 800°C的溫度下煅燒5 8h。
7.如權(quán)利要求6所述的一種碳包覆的鋰離子電池正極材料LiFeP04/C的制備方法，其特征在于制備過(guò)程所述的將三氧化二鐵、還原劑、輔助還原劑、磷酸、氫氧化鋰通過(guò)球磨分散，其具體的步驟如下在球磨罐中加入去離子水，后再加入磷酸、三氧化二鐵，混合均勻，在球磨機(jī)上球磨2 小時(shí)；其中所用的去離子水的量為磷酸體積的1. 5倍；再加入鐵粉和輔助還原劑繼續(xù)球磨2小時(shí)；最后加入氫氧化鋰?yán)^續(xù)在球磨機(jī)上球磨2小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種碳包覆的鋰離子電池正極材料LiFePO4/C的制備方法，即將三氧化二鐵、還原劑、輔助還原劑、磷酸、氫氧化鋰通過(guò)球磨分散后，再通過(guò)高溫?zé)Y(jié)即得碳包覆的鋰離子電池正極復(fù)合材料LiFePO4/C。所用的還原劑為鐵粉，所用的輔助還原劑為抗壞血酸或葡萄糖。本發(fā)明制備方法中采用鐵粉為還原劑，避免了目前Fe2O3碳熱還原法制備磷酸鐵鋰的方法中由于碳的過(guò)還原生成單質(zhì)鐵而出現(xiàn)雜質(zhì)相的不足；原料Fe2O3是一種鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)中的副產(chǎn)物，從而降低生產(chǎn)成本的目的。又由于采用輔助還原劑可以避免鐵粉和Fe2+組分在合成中與空氣接觸發(fā)生氧化，且通過(guò)輔助還原劑在高溫?zé)Y(jié)中的碳化包覆，提高材料的充放電比容量。
文檔編號(hào)H01M4/1397GK102244247SQ20111017423
公開(kāi)日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2011年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月27日
發(fā)明者嚴(yán)錦程, 宋鍇焱, 張俊喜, 楊希, 許明玉, 顧志浩, 馬行馳 申請(qǐng)人:上海電力學(xué)院