專利名稱：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。這種材料能量密度高，而且原料豐富、成本低、對環(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LiFePO4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，在合成前軀體過程中對膠粒具有很好的分散作用，在膠體形成的過程中通過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，在高溫裂解過程中形成炭并起到很好的還原保護(hù)作用。本發(fā)明簡化了合成工藝，可以有效地抑制樣品晶粒的過分長大，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號樣品LiFePO4的XRD圖。
圖2為本發(fā)明實(shí)施例I的2號樣品LiFePO4的SEM圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例I的2號樣品LiFePO4的首次充放電曲線。圖4為本發(fā)明實(shí)施例I的2號樣品LiFePO4的循環(huán)性能曲線。
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射線衍射分析，表明均為LiFePO4,沒任何雜相，通過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)明簡化了合成工藝，可以有效地抑制樣品晶粒的過分長大，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；簡化了工藝，降低了成本，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。
文檔編號H01M4/58GK102897742SQ20121031121
公開日2013年1月30日 申請日期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 申請人:中信大錳礦業(yè)有限責(zé)任公司