專利名稱：稀土元素釤摻雜改性的鋰離子電池正極材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋰離子電池正極材料，特別是涉及一種稀土元素釤摻雜改性的鋰離子 電池正極材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
自從1997年鋰離子電池正極材料磷酸鐵鋰(LiFePO4)問世以來，因其具有結(jié)構(gòu)穩(wěn) 定、放電比容量大、安全性能好、原料廣泛、對環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)而備受人們的關(guān)注，被認(rèn)為是 制備高壽命、高功率、高安全、低成本的鋰離子電池的最佳正極材料。
然而，磷酸鐵鋰材料本身較低的鋰離子遷移速率和電子傳導(dǎo)速率極大地限制了它 的實(shí)際應(yīng)用。因此，目前的研究主要集中如何改善材料的電子導(dǎo)電率和鋰離子傳導(dǎo)率兩個 方面一方面是通過工藝的優(yōu)化，控制合成過程中材料的晶粒生長，以獲取具有細(xì)小晶粒且 粒度分布較均一的材料，從而達(dá)到減小鋰離子在其中的遷移路徑，提高鋰離子遷移速率的 目的；另一方面是通過摻雜導(dǎo)電劑和金屬陽離子的方式來改善材料的電子導(dǎo)電率和鋰離子 傳導(dǎo)率。如 Arnold 等人[Journal of Power Sources，2003，119-121 :247-251]以 Li+禾口 Fe2+的磷酸鹽為原料，在隊(duì)氣氛下通過共沉淀法合成的LiFePO4在0. 5C放電倍率下，有高 達(dá) 145mAh/g 的放電比容量；K. Konstantinov 等人[Electrochimica Acta, 2004, (2-3) 421-426]采用溶液噴霧技術(shù)，合成了粒度細(xì)小、晶相單一、電導(dǎo)率較高的LiFeP04/C復(fù)合材 料，改善了材料的電化學(xué)性能；F. Croce [Electrochemcal and Solid State Letters, 2002, 5 (3) :47-50]等人在材料中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1 %的Cu和Ag合成的Lii^ePO4,以0. 2C倍率放 電時，放電比容量達(dá)到145mAh/g，Cu或Ag分散于LiFePO4的顆粒之間，提高了 LiFePO4顆 粒之間的電子導(dǎo)電率；George Ting-Kuo Key 等人[Journal of Power Sources, 2009,189 169-178]運(yùn)用機(jī)械活化法，以丙二酸為碳源，通過蒸發(fā)流變反應(yīng)和球磨在Lii^ePO4W表面上 包覆碳源，所得樣品0. IC有161mAh/g的比容量；Wang等人[Eletrochemcal Acta, 2005， 50 =2955-2958]做了 LiFePO4的!^e位摻雜研究，用M2+(M = Ni，Co和Mg)分別取代狗，制備 出了摻雜化合物L(fēng)ii^ea9MaiPCV 5C充放電時，其初始容量達(dá)到100mAh/g。
這些方法合成的磷酸鐵鋰復(fù)合材料，雖然電性能有一定的改善，但還存在下述問題
1.采用水熱合成法、液相共沉淀法、溶膠-凝膠法等方法雖然能制備粒度均一、粒 徑較小的粉體材料，減少了鋰離子的遷移路徑，但對材料的電子導(dǎo)電能力改善不明顯，同時 還存在設(shè)備要求高或制備工藝復(fù)雜等缺點(diǎn)，難以進(jìn)行工業(yè)化大生產(chǎn)；
2、摻雜過渡金屬元素以及碳包覆所生成的磷酸鐵鋰雖然能夠同時達(dá)到提高材料 的電子電導(dǎo)率和鋰離子擴(kuò)散速率的效果，但是無法消除微量金屬元素氧化物存在材料晶粒 表面阻礙鋰離子嵌入遷出的問題，同時晶相摻雜或多或少會影響磷酸鐵鋰的晶體結(jié)構(gòu)和晶 胞參數(shù)，進(jìn)而影響材料的穩(wěn)定性。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種導(dǎo)電性能好，放電比容量大，制備成本低的稀土元素釤摻雜改性的鋰離子電池正極材料及其制備方法。
本發(fā)明提出以稀土元素釤的化合物為摻雜原料，采用傳統(tǒng)的高溫固相工藝制備了 具有兩相共存結(jié)構(gòu)的Li!^ei_xSmxP04-SmP04/C材料，來提高材料的電子導(dǎo)電率和鋰離子傳導(dǎo) 速率，改善了材料的大倍率放電性能。
本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)所述一種稀土元素釤摻雜改性鋰離子電池 正極材料的制備方法，包括如下步驟和工藝條件
第一步將鋰源化合物、磷源化合物、鐵源化合物、晶相摻雜元素釤的化合物和碳源 化合物混合，其中Li Fe P Sm的摩爾比為(1 1. 02) (0. 96 1) 1 (0. 01 0. 05)，碳源化合物的加入量為混合物總質(zhì)量的1 10wt% ；
第二步將混合后的原料在250 400°C下加熱5 20小時，冷卻、研磨后得到反應(yīng) 前驅(qū)體；
第三步將反應(yīng)前驅(qū)體在500 800 V下煅燒10 40小時，冷卻后即得 LiFei_xSmxP04-SmP04/C稀土釤摻雜改性的鋰離子電池正極材料。
為了更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述鋰源化合物為磷酸鋰、硝酸鋰、碳酸鋰、醋酸鋰或氫 氧化鋰中的一種或一種以上混合物；所述磷源化合物為磷酸、磷酸銨、磷酸二氫銨、磷酸氫 二銨或磷酸鐵中的一種或一種以上混合物；所述鐵源化合物為草酸亞鐵、醋酸亞鐵、三氧化 二鐵、磷酸鐵或檸檬酸鐵中的一種或它們的混合物；所述碳源化合物為葡萄糖、環(huán)氧樹脂、 纖維二糖或蔗糖中的一種或一種以上混合物；所述釤的化合物為氧化釤、硝酸釤、氫氧化 釤、碳酸釤或醋酸釤中的一種或一種以上混合物；所述第一步以乙醇為分散劑(加入量為 原料混合物總質(zhì)量的200wt% )，經(jīng)高速球磨使原料混合均勻；所述第二步和第三步將混合 后的原料放入氣氛箱式爐中，通入氮?dú)饣驓鍤庾鞅Ｗo(hù)進(jìn)行反應(yīng)。
本發(fā)明所述一種稀土元素釤摻雜改性的鋰離子電池正極材料就是通過上述方法 制備而成。
本發(fā)明材料與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)
1.本發(fā)明LiFei_xSmxP04-SmP04/C材料的晶態(tài)結(jié)構(gòu)與純LiFePO4的晶態(tài)結(jié)構(gòu)基本相 同，XRD譜圖上除了存在峰位的向左漂移以及SmPO4峰之外兩者都基本相同。
2.在本發(fā)明所制備的Lii^ei_xSmxP04-SmP04/C正極材料的晶體結(jié)構(gòu)中，部分稀土金 屬離子進(jìn)入正極材料晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)部，部分稀土金屬離子以SmPO4的形式存在于Lii^ei_xSmxP04 的晶界處，由于Lii^ei_xSmxP04和SmPO4兩相結(jié)構(gòu)差異較大，兩相晶粒之間形成較大的異相晶 界畸變區(qū)，在這個畸變區(qū)中，結(jié)構(gòu)疏松，無序度大，缺陷濃度高，這種異相晶界對Li+離子遷 移作用的阻礙較小，顯著改善了充放電過程中LiFeP04/FeP04的界面狀況，強(qiáng)化了材料的離 子傳導(dǎo)性能與電子導(dǎo)電性能，從而有利于Li+的嵌入和脫出；同時，殘留在材料晶粒外部的 稀土元素和碳源化合物分解形成的炭一起，有效地抑制了晶體的生長，進(jìn)一步地提高了材 料離子的導(dǎo)電性能，從而使Lii^_xSmxP04-SmP04/C復(fù)合正極材料的電性能得到了顯著的提 尚；
3.本發(fā)明所制備的Lii^_xSmxP04-SmP04/C復(fù)合正極材料嵌、脫鋰離子的性能優(yōu)越， 具有很高的放電比容量。在室溫下，該材料以0. IC倍率充放電電壓范圍在2. 0 4. 3V時， 其首次放電比容量達(dá)到159. 8mAh/g。
4.本發(fā)明制備的Lii^ei_xSmxP04-SmP04/C復(fù)合正極材料的大電流充放電性能優(yōu)越。在室溫下，以1. OC倍率充放電時，其首次放電比容量達(dá)到150. 7mAh/g，為0. IC倍率放電比 容量的94. 3%。
5.本發(fā)明所得材料的合成工藝較簡單易行，制造成本低，便于進(jìn)行工業(yè)化大生產(chǎn)。


圖1是實(shí)施例1所制備的Lii^ei_xSmxP04-SmP04/C的X-射線衍射圖譜。
圖2是實(shí)施例1所制Lii^ei_xSmxP04-SmP04/C復(fù)合材料組裝的實(shí)驗(yàn)電池的首次充放 電曲線，充放電電壓范圍為4. 2 2. 0V，電解液為lmol/L LiPF6/碳酸乙烯酯(EC) +碳酸二 甲酯(DMC)(體積比1 1)，充放電倍率為分別0. ICUC0具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例，對本發(fā)明做進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
實(shí)施例一
第一步將0. 5mol碳酸鋰、Imol磷酸氫二氨、0. 495mol三氧化二鐵、0. Olmol氧化釤 和12. 48g葡萄糖混合，以無水酒精為分散劑，經(jīng)高速球磨機(jī)球磨混合；
第二步將混合后的原料置于井式加熱爐中，通入氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體，升溫至 350°C，恒溫10小時，冷卻后研磨得到反應(yīng)前軀體；
第三步將所得反應(yīng)前驅(qū)體放入反應(yīng)器中，置于井式爐中，通入氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體， 升溫至700°C，恒溫M小時，隨爐冷卻后，研磨，過篩所得粉末即為Lii^_xSmxP04-SmP04/C復(fù) 合摻雜改性正極材料。圖1是實(shí)施例1所制備的Lii^ei_xSmxP04-SmP04/C的X-射線衍射圖 譜。本發(fā)明LiFei_xSmxP04-SmP04/C材料的晶態(tài)結(jié)構(gòu)與純LiFePO4的晶態(tài)結(jié)構(gòu)基本相同，XRD 譜圖上除了存在峰位的向左漂移以及SmPO4峰之外兩者都基本相同。
將上述復(fù)合摻雜改性正極材料作為正極活性物質(zhì)制成正極膜，正極膜的組成為m 活性物質(zhì)· 111乙煥黑· 111聚四氟乙烯=^i3 · 10 5，厚度< 0. 1mm，將正極膜滾壓在不銹鋼網(wǎng)上制成 正極片；以金屬鋰片作為負(fù)極；隔膜為進(jìn)口聚丙烯微孔膜(Celgard2300)；電解液為lmol/ LLiPF6/碳酸乙烯酯(EC) +碳酸二甲酯(DMC)(體積比1 1)，在充氬氣的手套箱中組裝成 實(shí)驗(yàn)電池，在室溫下進(jìn)行充放電測試，如圖2所示，充放電電壓范圍為2. 0 4. 3V。該材料 以0. IC倍率進(jìn)行充放電時，其首次放電比容量達(dá)到159. 8mAh/g;以1. OC倍率充放電時，其 首次放電比容量為150. 7mAh/g，為0. IC倍率放電比容量的94. 3%。
實(shí)施例二
第一步將1. 02mol硝酸鋰、0. 04mol磷酸氫氨、0. 96mol磷酸鐵、0. 05mol醋酸釤和 49. 96g蔗糖混合，以乙醇為分散劑，經(jīng)高速球磨機(jī)球磨混合均勻；
第二步將混合后的原料置于井式爐中，通入氬氣作為保護(hù)氣體，升溫至250°C，恒 溫10小時，冷卻、研磨后得到反應(yīng)前驅(qū)體；
第三步將反應(yīng)前驅(qū)體放入反應(yīng)器，置于井式爐中，通入氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體，升溫至 800°C，恒溫煅燒32小時，隨爐冷卻、研磨、過篩后所得粉末即為Lii^_xSmxP04-SmP04/C復(fù)合 摻雜改性正極材料。
將上述復(fù)合摻雜改性正極材料作為正極活性物質(zhì)制成正極膜，正極膜的組成為m 活性物質(zhì)· 111乙炔黑· 111聚四氟乙烯=^i3 · 10 5，厚度< 0. 1mm，將正極膜滾壓在不銹鋼網(wǎng)上制成5正極片；以金屬鋰片作為負(fù)極；隔膜為進(jìn)口聚丙烯微孔膜(Celgard2300)；電解液為lmol/ LLiPF6/碳酸乙烯酯(EC) +碳酸二甲酯(DMC)(體積比1 1)，在充氬氣的手套箱中組裝成 實(shí)驗(yàn)電池，在室溫下進(jìn)行充放電測試，充放電電壓范圍為2. O 4. 3V。該材料以0. IC倍率 進(jìn)行充放電時，其首次放電比容量達(dá)到150. 4mAh/g;以1. OC倍率充放電時，其首次放電比 容量為139. 8mAh/g，為0. IC倍率放電比容量的92. 9%。
實(shí)施例三
第一步將Imol磷酸鋰、0. 97mol檸檬酸鐵、0. 04mol氫氧化釤和2. 49g葡萄糖混 合，以無水酒精為分散劑，經(jīng)高速球磨機(jī)球磨混合；
第二步將混合后的原料置于井式加熱爐中，通入氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體，升溫至 400°C，恒溫5小時，冷卻后研磨得到反應(yīng)前軀體；
第三步將所得反應(yīng)前驅(qū)體放入反應(yīng)器中，置于井式爐中，通入氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體， 升溫至500°C，恒溫40小時，隨爐冷卻后，研磨，過篩所得粉末即為Lii^ei_xSmxP04-SmP04/C復(fù) 合摻雜改性正極材料。
將上述復(fù)合摻雜改性正極材料作為正極活性物質(zhì)制成正極膜，正極膜的組成為m 活性物質(zhì)· 111乙炔黑· 111聚四氟乙烯=^i3 · 10 5，厚度< 0. 1mm，將正極膜滾壓在不銹鋼網(wǎng)上制成 正極片；以金屬鋰片作為負(fù)極；隔膜為進(jìn)口聚丙烯微孔膜(Celgard2300)；電解液為lmol/ LLiPF6/碳酸乙烯酯(EC) +碳酸二甲酯(DMC)(體積比1 1)，在充氬氣的手套箱中組裝成 實(shí)驗(yàn)電池，在室溫下進(jìn)行充放電測試，充放電電壓范圍為2. 0 4. 3V。該材料以0. IC倍率 進(jìn)行充放電時，其首次放電比容量達(dá)到149. 9mAh/g;以1. OC倍率充放電時，其首次放電比 容量為132. 2mAh/g，為0. IC倍率放電比容量的88. 2%0
實(shí)施例四
第一步將1. 02mol醋酸鋰、0. 98mol草酸亞鐵、Imol磷酸、0. 03mol硝酸釤和30纖 維二糖混合，以無水酒精為分散劑，經(jīng)高速球磨機(jī)球磨混合；
第二步將混合后的原料置于井式加熱爐中，通入氬氣作為保護(hù)氣體，升溫至 300°C，恒溫20小時，冷卻后研磨得到反應(yīng)前軀體；
第三步將所得反應(yīng)前驅(qū)體放入反應(yīng)器中，置于井式爐中，通入氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體， 升溫至650°C，恒溫10小時，隨爐冷卻后，研磨，過篩所得粉末即為Lii^_xSmxP04-SmP04/C復(fù) 合摻雜改性正極材料。
將上述復(fù)合摻雜改性正極材料作為正極活性物質(zhì)制成正極膜，正極膜的組成為m 活性物質(zhì)· 111乙炔黑· 111聚四氟乙烯=^i3 · 10 5，厚度< 0. 1mm，將正極膜滾壓在不銹鋼網(wǎng)上制成 正極片；以金屬鋰片作為負(fù)極；隔膜為進(jìn)口聚丙烯微孔膜(Celgard2300)；電解液為lmol/ LLiPF6/碳酸乙烯酯(EC) +碳酸二甲酯(DMC)(體積比1 1)，在充氬氣的手套箱中組裝成 實(shí)驗(yàn)電池，在室溫下進(jìn)行充放電測試，充放電電壓范圍為2. 0 4. 3V。該材料以0. IC倍率 進(jìn)行充放電時，其首次放電比容量達(dá)到151.5mAh/g;以1. OC倍率充放電時，其首次放電比 容量為144. 3mAh/g，為0. IC倍率放電比容量的95. 2%0
實(shí)施例五
第一步將Imol氫氧化鋰、Imol醋酸亞鐵、Imol磷酸氨、0. 005mol碳酸釤和6g環(huán)氧 樹脂混合，以無水酒精為分散劑，經(jīng)高速球磨機(jī)球磨混合；
第二步將混合后的原料置于井式加熱爐中，通入氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體，升溫至300°C，恒溫15小時，冷卻后研磨得到反應(yīng)前軀體；
第三步將所得反應(yīng)前驅(qū)體放入反應(yīng)器中，置于井式爐中，通入氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體， 升溫至600°C，恒溫12小時，隨爐冷卻后，研磨，過篩所得粉末即為Lii^_xSmxP04-SmP04/C復(fù) 合摻雜改性正極材料。
將上述復(fù)合摻雜改性正極材料作為正極活性物質(zhì)制成正極膜，正極膜的組成為m 活性物質(zhì)· 111乙炔黑· 111聚四氟乙烯=^i3 · 10 5，厚度< 0. 1mm，將正極膜滾壓在不銹鋼網(wǎng)上制成 正極片；以金屬鋰片作為負(fù)極；隔膜為進(jìn)口聚丙烯微孔膜(Celgard2300)；電解液為lmol/ LLiPF6/碳酸乙烯酯(EC) +碳酸二甲酯(DMC)(體積比1 1)，在充氬氣的手套箱中組裝成 實(shí)驗(yàn)電池，在室溫下進(jìn)行充放電測試，充放電電壓范圍為2. 0 4. 3V。該材料以0. IC倍率 進(jìn)行充放電時，其首次放電比容量達(dá)到148. 6mAh/g;以1. OC倍率充放電時，其首次放電比 容量為135. ImAh/g，為0. IC倍率放電比容量的90. 9%。
實(shí)施例六
第一步將0. 5mol氫氧化鋰、0. 5mol硝酸鋰、0. 5mol醋酸亞鐵、0. 25mol三氧化二 鐵、0. 5mol磷酸氨、0. 5mol磷酸二氫氨、0. 004mol碳酸釤、0. 0005氧化釤、4g環(huán)氧樹脂和4g葡萄糖混合，以無水酒精為分散劑，經(jīng)高速球磨機(jī)球磨混合；
第二步將混合后的原料置于井式加熱爐中，通入氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體，升溫至 300°C，恒溫20小時，冷卻后研磨得到反應(yīng)前軀體；
第三步將所得反應(yīng)前驅(qū)體放入反應(yīng)器中，置于井式爐中，通入氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體， 升溫至650°C，恒溫18小時，隨爐冷卻后，研磨，過篩所得粉末即為Lii^_xSmxP04-SmP04/C復(fù) 合摻雜改性正極材料。
將上述復(fù)合摻雜改性正極材料作為正極活性物質(zhì)制成正極膜，正極膜的組成為m 活性物質(zhì)· 111乙炔黑· 111聚四氟乙烯=^i3 · 10 5，厚度< 0. 1mm，將正極膜滾壓在不銹鋼網(wǎng)上制成 正極片；以金屬鋰片作為負(fù)極；隔膜為進(jìn)口聚丙烯微孔膜(Celgard2300)；電解液為lmol/ LLiPF6/碳酸乙烯酯(EC) +碳酸二甲酯(DMC)(體積比1 1)，在充氬氣的手套箱中組裝成 實(shí)驗(yàn)電池，在室溫下進(jìn)行充放電測試，充放電電壓范圍為2. 0 4. 3V。該材料以0. IC倍率 進(jìn)行充放電時，其首次放電比容量達(dá)到150. 6mAh/g;以1. OC倍率充放電時，其首次放電比 容量為140. ImAh/g，為0. IC倍率放電比容量的93.0%。
實(shí)施例七
第一步將0. 5mol醋酸鋰、0. 25mol碳酸鋰、0. 25mol檸檬酸鐵、0. 25mol磷酸鐵、 0. 5mol磷酸、0. 25mol磷酸氫氨、0. 003mol硝酸釤、0. 002醋酸釤、4g纖維二糖和4g蔗糖混 合，以無水酒精為分散劑，經(jīng)高速球磨機(jī)球磨混合；
第二步將混合后的原料置于井式加熱爐中，通入氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體，升溫至 350°C，恒溫20小時，冷卻后研磨得到反應(yīng)前軀體；
第三步將所得反應(yīng)前驅(qū)體放入反應(yīng)器中，置于井式爐中，通入氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體， 升溫至700°C，恒溫18小時，隨爐冷卻后，研磨，過篩所得粉末即為Lii^_xSmxP04-SmP04/C復(fù) 合摻雜改性正極材料。
將上述復(fù)合摻雜改性正極材料作為正極活性物質(zhì)制成正極膜，正極膜的組成為m 活性物質(zhì)· 111乙炔黑· 111聚四氟乙烯=^i3 · 10 5，厚度< 0. 1mm，將正極膜滾壓在不銹鋼網(wǎng)上制成 正極片；以金屬鋰片作為負(fù)極；隔膜為進(jìn)口聚丙烯微孔膜(Celgard2300)；電解液為lmol/7LLiPF6/碳酸乙烯酯(EC) +碳酸二甲酯(DMC)(體積比1 1)，在充氬氣的手套箱中組裝成 實(shí)驗(yàn)電池，在室溫下進(jìn)行充放電測試，充放電電壓范圍為2. 0 4. 3V。該材料以0. IC倍率 進(jìn)行充放電時，其首次放電比容量達(dá)到152. 2mAh/g;以1. OC倍率充放電時，其首次放電比 容量為144. ImAh/g，為0. IC倍率放電比容量的94. 6%。
權(quán)利要求
1.一種稀土元素釤摻雜改性的鋰離子電池正極材料，其特征在于，該正極材料化 學(xué)式為 LiFei_xSmxP04-SmP04/C，存在 LiFe1^xSmxPO4 和 SmPO4 兩相結(jié)構(gòu)，碳和 SmPO4 包覆 LiFe1^xSmxPO4, χ 的取值范圍為 0. 01 0. 04。
2.權(quán)利要求1所述一種稀土元素釤摻雜改性的鋰離子電池正極材料的制備方法，其特 征在于包括如下步驟和工藝條件第一步將鋰源化合物、鐵源化合物、磷源化合物、晶相摻雜物的化合物和碳源化合物混 合，其中 Li Fe P Sm 的摩爾比為(1 1. 02) (0. 96 1) 1 (0. 01 0. 05)， 碳源化合物的加入量為混合物總質(zhì)量的1 10wt% ；所述鋰源化合物為硝酸鋰、碳酸鋰、磷 酸鋰、氫氧化鋰和/或醋酸鋰；所述磷源化合物為磷酸、磷酸銨、磷酸二氫銨、磷酸鐵和/或 磷酸氫二銨；所述鐵源化合物為草酸亞鐵、醋酸亞鐵、磷酸鐵、三氧化二鐵和/或檸檬酸鐵； 所述晶相摻雜物為氧化釤、硝酸釤、氫氧化釤、碳酸釤和/或醋酸釤；所述碳源化合物為葡 萄糖、環(huán)氧樹脂、纖維二糖和/或蔗糖；第二步將混合后的原料在250 400°C下加熱5 20小時，冷卻、研磨后得反應(yīng)前驅(qū)體；第三步將反應(yīng)前驅(qū)體在500 800 V下煅燒10 40小時，冷卻后即得 LiFei_xSmxP04-SmP04/C稀土釤摻雜改性的鋰離子電池正極材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種稀土元素釤摻雜改性的鋰離子電池正極材料的制備方法， 其特征在于，所述混合后的原料在300 350°C下加熱。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種稀土元素釤摻雜改性的鋰離子電池正極材料及其制備方法，該方法是將鋰源化合物、磷源化合物、鐵源化合物、晶相摻雜元素釤的化合物和碳源化合物混合，在250～400℃下加熱5～20小時，冷卻、研磨后得反應(yīng)前驅(qū)體；將反應(yīng)前驅(qū)體在500～800℃下煅燒10～40小時，冷卻后即得LiFe1-xSmxPO4-SmPO4/C(x＝0.01～0.04)復(fù)合稀土元素釤摻雜改性的鋰離子電池正極材料。本發(fā)明能有效地控制復(fù)合摻雜改性正極材料的結(jié)構(gòu)以及材料的粒徑，提高材料的電子傳導(dǎo)率和鋰離子擴(kuò)散速率，改善材料的電化學(xué)性能；同時也簡化了材料的合成工藝，便于進(jìn)行工業(yè)化大生產(chǎn)。
文檔編號H01M4/1397GK102044660SQ201010532248
公開日2011年5月4日 申請日期2010年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月30日
發(fā)明者周震濤, 方蕾蕾 申請人:華南理工大學(xué)