專利名稱：一種鋰離子電池正極材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋰離子電池正極材料及其制備方法，屬于電池材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鋰離子電池的性能主要取決于正負(fù)極材料，磷酸鐵鋰作為鋰離子電池的正極材料是近幾年才出現(xiàn)的事，國內(nèi)開發(fā)出大容量磷酸鐵鋰電池是2005年7月。其安全性能與循環(huán)壽命是其它材料所無法相比的，這些也正是動力電池最重要的技術(shù)指標(biāo)。IC充放循環(huán)壽命達(dá)2000次。單節(jié)電池過充電壓30V不燃燒，穿刺不爆炸。磷酸鐵鋰正極材料做出大容量鋰離子電池更易串聯(lián)使用。以滿足電動車頻繁充放電的需要。具有無毒、無污染、安全性能好、 原材料來源廣泛、價格便宜，壽命長等優(yōu)點(diǎn)，是新一代鋰離子電池的理想正極材料。磷酸鐵鋰之所以還沒有大范圍的應(yīng)用，導(dǎo)電性差是一個主要的問題。這個問題目前已經(jīng)可以得到解決就是添加C或者金屬銀或銅。但添加碳會大大降低振實(shí)密度，而單純添加銀，效果雖好，但成本昂貴。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種導(dǎo)電性好且廉價的鋰離子電池正極材料及其制備方法。該方法工藝過程簡單，能耗低，所得產(chǎn)品流動性好、分散性好。一種鋰離子電池正極材料，為摻雜SiO2OAg的磷酸亞鐵鋰固體粉末，粒徑分布在 50nm 5 μ m，形貌為類球形，SiO2OAg摻雜量為磷酸亞鐵鋰質(zhì)量的0. 01 % 1 %。上述磷酸鐵鋰正極材料的制備方法如下將等摩爾的磷酸鐵和碳酸鋰，聚合物與球形SiO2OAg復(fù)合物，加入到帶研磨球的容器中，混合研磨30 120min ；取出混合物在80 150°C下混煉10 180min，冷卻后，將混煉物粉碎，打成餅；將餅放到惰性氣氛爐中于600 800°C加熱處理8 10小時，冷卻至室溫，經(jīng)破碎、分級處理即得到目標(biāo)產(chǎn)物。根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，所用的磷酸鐵為含結(jié)晶水或不含結(jié)晶水，磷酸鐵與碳酸鋰最好具有微納結(jié)構(gòu)。聚合物與球形SiO2OAg復(fù)合物采用聚合物與球形SiO2OAg共混得到。聚合物為樹脂或糖類，其用量為磷酸鐵和碳酸鋰總質(zhì)量的3% 6%。球形SiO2OAg的粒徑分布為50nm 3 μ m，用量為磷酸亞鐵鋰質(zhì)量的0. 01 % 1 %。球形SiO2OAg采用具有微納組分的球形二氧化硅與含銀化合物通過化學(xué)包覆作用獲得?；鞜捠褂每梢约訜岬膯温輻U或雙螺桿或可加熱的對輥設(shè)備。打餅采用具有一定壓力并配有不銹鋼模具的設(shè)備，餅為各種立體幾何圖形，最好為圓柱形或球形。惰性氣氛爐為氮?dú)饣蚧钚蕴勘Ｗo(hù)爐。
采用本發(fā)明的技術(shù)方案所達(dá)到的有益效果本發(fā)明的制備方法工藝過程簡單，流動性好，易分散，粒度分布在50nm 5μπι，形貌為類球形適合于鋰離子電池正極材料。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 取4578克無水磷酸鐵、1127克碳酸鋰、200克酚醛樹脂與52克球形SiO2OAg的共混復(fù)合物252克放入不銹鋼容器中混合30分鐘，在150°C下雙螺桿混煉10分鐘，打成圓柱形餅，于反應(yīng)爐中在氮?dú)獗Ｗo(hù)下于800°C下反應(yīng)6小時后，冷至室溫后，取出，破碎，分級，得到0. 5 5微米固體粉末材料，材料IC放電容量達(dá)到150mAh/g。實(shí)施例2:取5655克二水磷酸鐵、1127克碳酸鋰、300克聯(lián)苯樹脂與5克球形SiO2OAg的共混復(fù)合物305克放入不銹鋼容器中混合120分鐘，在80°C下單螺桿混煉180分鐘，打成球形餅，于反應(yīng)爐中在活性炭保護(hù)下于700°C下反應(yīng)10小時后，冷至室溫后，取出，破碎，分級， 得到0. 05 0. 5微米固體粉末材料，材料IC放電容量達(dá)到140mAh/g。實(shí)施例3 取4578克無水磷酸鐵、1127克碳酸鋰、180克蔗糖與20克球形SiO2OAg的共混復(fù)合物300克放入不銹鋼容器中混合60分鐘，在120°C下對輥混煉100分鐘，打成圓柱形餅， 于反應(yīng)爐中在氮?dú)獗Ｗo(hù)下于600°C下反應(yīng)12小時后，冷至室溫后，取出，破碎，分級，得到 0. 5 3微米固體粉末材料，材料IC放電容量達(dá)到145mAh/g。
權(quán)利要求
1.一種鋰離子電池正極材料，為摻雜SiO2Mg的磷酸亞鐵鋰固體粉末，粒徑分布在 50nm 5 μ m，形貌為類球形，SiO2OAg摻雜量為磷酸亞鐵鋰質(zhì)量的0. 01 % 1 %。
2.權(quán)利要求1所述正極材料的制備方法，其步驟為 將等摩爾的磷酸鐵和碳酸鋰，聚合物與球形SiO2OAg復(fù)合物，加入到帶研磨球的容器中，混合研磨30 120min ；取出混合物在80 150°C下混煉10 180min，冷卻后，將混煉物粉碎，打成餅；將餅放到惰性氣氛爐中于600 800°C加熱處理8 10小時，冷卻至室溫，經(jīng)破碎、分級處理即得到目標(biāo)產(chǎn)物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所用的磷酸鐵含結(jié)晶水或不含結(jié)晶水，磷酸鐵與碳酸鋰具有微納結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的制備方法，聚合物與球形SiO2OAg復(fù)合物采用聚合物與球形SiO2OAg共混得到。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，聚合物為樹脂或糖類，其用量為磷酸鐵和碳酸鋰總質(zhì)量的3% 6%。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，球形SiO2OAg的粒徑分布為50nm 3 μ m，用量為磷酸亞鐵鋰質(zhì)量的0. 01% 1%，球形SiO2OAg采用具有微納組分的球形二氧化硅與含銀化合物通過化學(xué)包覆作用獲得。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的制備方法，其特征在于，混煉、粉碎后打成的餅為立體幾何圖形。
8.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的制備方法，其特征在于，惰性氣氛爐為氮?dú)饣蚧钚蕴勘Ｗo(hù)爐。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種摻雜球形SiO2@Ag的磷酸亞鐵鋰材料及其制備方法。該方法以磷酸鐵、碳酸鋰、聚合物與球形SiO2@Ag復(fù)合物為原料，經(jīng)過混煉、干燥、粉碎、打餅、惰性氣氛下反應(yīng)、去團(tuán)聚處理、分級等工藝流程，通過控制復(fù)合物的種類與用量、混煉時間，餅的大小，惰性氣氛下的反應(yīng)時間，粒度大小等條件制備出流動性好、高分散性的摻雜球形SiO2@Ag的類球形磷酸亞鐵鋰材料，粒度分布在50nm～5μm，該產(chǎn)品可用于鋰離子電池正極材料。
文檔編號H01M4/58GK102299329SQ20111026716
公開日2011年12月28日 申請日期2011年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月9日
發(fā)明者劉妍妍, 歐陽勇, 王曼, 胡樂, 艾常春, 袁良杰 申請人:武漢大學(xué)