一種磷酸鐵鋰電極材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種磷酸鐵鋰電極材料，按照重量份計(jì)，具有如下組分：Li1-xRx+yFe1-yPO4為0-110份；金屬化合物為15-25份；導(dǎo)電助劑為5-15份，Li1-xRx+yFe1-yPO4為在鋰位和鐵位都含有替位金屬元素R的磷酸鐵材料。
【專利說(shuō)明】一種磷酸鐵鋰電極材料
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電極材料領(lǐng)域，特別是涉及一種磷酸鐵鋰電極材料。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池具有電壓高、無(wú)記憶效應(yīng)、能量密度高及循環(huán)性能良好等特點(diǎn)，已廣泛用于移動(dòng)電話、筆記本電腦、小型攝像機(jī)等便攜式電子設(shè)備中。鋰離子電池的正極材料的性能決定了鋰離子電池的性能。目前，傳統(tǒng)的鋰離子電池正極材料包括鈷酸鋰(LiCoO2)、鎳酸鋰(LiNiO2)和錳酸鋰(LiMnO2),由于鈷有毒且鈷資源有限、鎳酸鋰制備困難、錳酸鋰的循環(huán)性能和高溫性能差。因此，這些鋰離子電池正極材料無(wú)法滿足鋰離子電池向比容量高、壽命長(zhǎng)、成本低和環(huán)境兼容方面發(fā)展的要求。
[0003]橄欖石結(jié)構(gòu)的磷酸鐵鋰(LiFeP04)正極材料是目前業(yè)內(nèi)普遍使用的正極材料，這是因?yàn)樵摬牧暇哂衼?lái)源豐富、價(jià)格低廉、無(wú)環(huán)境污染、容量較高、穩(wěn)定性好、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。但是與上述傳統(tǒng)材料相比，磷酸鐵鋰正極材料的電子電導(dǎo)率和離子擴(kuò)散速率極低，因而在高電流密度下充放電容量很低，只能在極小電流下進(jìn)行充放電，這就大大限制了其在實(shí)際中的應(yīng)用。因此，如何提高磷酸鐵鋰的電子電導(dǎo)率是當(dāng)前業(yè)內(nèi)亟待解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明提供了一種磷酸鐵鋰電極材料，采用本發(fā)明的磷酸鐵鋰電極材料來(lái)作為正極材料，可以提高電子電導(dǎo)率和例子擴(kuò)散速率，從而提高鋰電池的性能。
[0005]本發(fā)明提出的磷酸鐵鋰電極材料，按照重量份計(jì)，具有如下組分:
[0006]Li1-xRx+yFe1-yPO4 90-110 份
[0007]金屬化合物15-25份
[0008]導(dǎo)電助劑5-15份
[0009]其中，Li1-xRx+yFe1-yPO4為在鋰位和鐵位都含有替位金屬元素R的磷酸鐵材料，替位金屬元素R為從由鋁、鎳、鈦和鎂組成的組中選擇的任意一個(gè)金屬元素或任意兩個(gè)金屬元素，并且，0.06 ≤X ≤0.15,0.06 ≤y ≤0.15 ；
[0010]其中，金屬化合物為由硝酸鐵、硝酸鎳、硝酸鈷、硝酸鈉、硝酸鉀、醋酸鐵、醋酸鎳、醋酸鈷、硫酸鈉、硫酸鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、氯化鈉和氯化鉀所組成的組中選擇的一種或兩種；
[0011]其中，導(dǎo)電助劑為由乙炔黑、導(dǎo)電石墨、導(dǎo)電碳黑、蔗糖和葡萄糖所組成的組中選擇的一種或兩種。
[0012]本發(fā)明的磷酸鐵鋰電極材料具有如下的有益效果:
[0013]1.通過(guò)采用替位金屬元素來(lái)部分取代磷酸鐵鋰中的鋰和鐵，可以提高磷酸鐵鋰電極材料的電容量，并且還能提升其充放電性能；
[0014]2.加入金屬化合物，可以降低磷酸鐵鋰電極材料在燒結(jié)過(guò)程中的燒結(jié)溫度、縮短燒結(jié)時(shí)間；
[0015]3.加入導(dǎo)電助劑，更進(jìn)一步提高磷酸鐵鋰電極材料的放電比容量。
【具體實(shí)施方式】
[0016]本發(fā)明提出的磷酸鐵鋰電極材料，按照重量份計(jì)，具有如下組分:
[0017]LihUenPC^ 90-110 份
[0018]金屬化合物15-25份
[0019]導(dǎo)電助劑5-15份
[0020]其中，LihRj^yFehPO4為在鋰位和鐵位都含有替位金屬元素R的磷酸鐵材料，替位金屬元素R為從由鋁、鎳、鈦和鎂組成的組中選擇的任意一個(gè)金屬元素或任意兩個(gè)金屬元素，并且，0.06 ≤ X ≤ 0.15,0.06 ≤y ≤ 0.15 ；
[0021]其中，金屬化合物為由硝酸鐵、硝酸鎳、硝酸鈷、硝酸鈉、硝酸鉀、醋酸鐵、醋酸鎳、醋酸鈷、硫酸鈉、硫酸鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、氯化鈉和氯化鉀所組成的組中選擇的一種或兩種；
[0022]其中，導(dǎo)電助劑為由乙炔黑、導(dǎo)電石墨、導(dǎo)電碳黑、蔗糖和葡萄糖所組成的組中選擇的一種或兩種。
[0023]下面介紹本發(fā)明提出的磷酸鐵鋰電極材料的制造方法，所述方法依次包括如下步驟:
[0024](I)按照前文所述的重量份，將LihRj^yFehPO4、金屬化合物、導(dǎo)電助劑加入到攪拌容器中，并加入去離子水后充分?jǐn)嚢杌旌?，從而得到混合物?br> [0025](2)將混合物放入干燥箱中進(jìn)行干燥處理，其中干燥溫度為120_140°C，干燥時(shí)間為7-8小時(shí)；
[0026](3)制作粉體，將干燥后的混合物投入研磨機(jī)中進(jìn)行研磨，得到所述混合物的粉體；
[0027](4)將所述混合物粉體放入煅燒爐中進(jìn)行煅燒，煅燒溫度為350-400°C，煅燒時(shí)間為40-60分鐘，最后得到所述所述磷酸鐵鋰電極材料的燒結(jié)料。
[0028]下面介紹本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例:
[0029]本發(fā)明提出的磷酸鐵鋰電極材料，按照重量份計(jì)，具有如下組分:
[0030]LihR^FehPC^ 100 份
[0031]金屬化合物20份
[0032]導(dǎo)電助劑10份
[0033]其中，LihRj^yFehPO4為在鋰位和鐵位都含有替位金屬元素R的磷酸鐵材料，替位金屬元素R為鈦，χ=0.1, y=0.1 ；
[0034]其中，金屬化合物為硝酸鈷或氯化鈉；
[0035]其中，導(dǎo)電助劑為導(dǎo)電石墨或?qū)щ娞己冢?br> [0036]本發(fā)明的磷酸鐵鋰電極材料的制造方法依次包括如下步驟:
[0037](I)稱取100重量份的Li1IRj^yFehPO4JO重量份的金屬化合物以及10重量份的導(dǎo)電助劑加入到攪拌容器中，并加入去離子水后充分?jǐn)嚢杌旌希瑥亩玫交旌衔铮?br> [0038](2)將混合物放入干燥箱中進(jìn)行干燥處理，其中干燥溫度為130°C，干燥時(shí)間為7小時(shí)20分鐘；
[0039](3)制作粉體，將干燥后的混合物投入研磨機(jī)中進(jìn)行研磨，得到所述混合物的粉體；
[0040](4)將所述混合物粉體放入煅燒爐中進(jìn)行煅燒，煅燒溫度為380°C，煅燒時(shí)間為45分鐘，最后得到所述所述磷酸鐵鋰電極材料的燒結(jié)料。
[0041]至此已對(duì)本發(fā)明做了詳細(xì)的說(shuō)明，但前文的描述的實(shí)施例僅僅只是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其并非用于限定本發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員可對(duì)本發(fā)明做任何的修改，而本發(fā)明的保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求來(lái)限定。
【權(quán)利要求】
1.一種磷酸鐵鋰電極材料，按照重量份計(jì)，具有如下組分: Li1-XRxtyFe^yPO4 90-110 份； 金屬化合物15-25份； 導(dǎo)電助劑5-15份。
2.如權(quán)利要求1所述的磷酸鐵鋰電極材料，其特征在于: 其中，LihRj^yFehPO4為在鋰位和鐵位都含有替位金屬元素R的磷酸鐵材料，替位金屬元素R為從由鋁、鎳、鈦和鎂組成的組中選擇的任意一個(gè)金屬元素或任意兩個(gè)金屬元素，并且，0.06 ≤ X ≤ 0.15,0.06 ^ y ^ 0.15 ； 其中，金屬化合物為由硝酸鐵、硝酸鎳、硝酸鈷、硝酸鈉、硝酸鉀、醋酸鐵、醋酸鎳、醋酸鈷、硫酸鈉、硫酸鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、氯化鈉和氯化鉀所組成的組中選擇的一種或兩種；其中，導(dǎo)電助劑為由乙炔黑、導(dǎo)電石墨、導(dǎo)電碳黑、蔗糖和葡萄糖所組成的組中選擇的一種或兩種。
3.如權(quán)利要求2所述的磷酸鐵鋰電極材料，其特征在于: LihRj^yFehPO4優(yōu)選為100份，金屬化合物優(yōu)選為20份，導(dǎo)電助劑優(yōu)選為10份。
【文檔編號(hào)】H01M4/131GK103594678SQ201310501218
【公開(kāi)日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月22日
【發(fā)明者】叢國(guó)芳 申請(qǐng)人:溧陽(yáng)市東大技術(shù)轉(zhuǎn)移中心有限公司