鋰離子電池正極材料焦磷酸鐵鋰的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于鋰離子電池正極材料技術領域，特別是涉及一種鋰離子電池正極材料焦磷酸鐵鋰的制備方法。
【背景技術】
[0002]鋰離子電池是一種通過化學反應將化學能轉變?yōu)殡娔艿难b置，是能源儲存與轉化的重要方式之一，幾乎在各領域均得到了廣泛的應用，是緩解當今能源危機以及減少環(huán)境污染的重要產品。在二次電池中，鋰離子電池由于具有工作電壓高、循環(huán)壽命長、容量大、體積小、自放電小、無記憶效應及綠色環(huán)保污染少等優(yōu)點，迅速成為當今便攜式電子產品可充電源的首選。對于鋰離子電池而言，正極材料對其容量具有決定性的作用，并與電池的成本、安全性能息息相關，正極材料己成為制約鋰離子電池整體性能進一步提高的關鍵因素。因此，新型鋰離子電池正極材料的開發(fā)顯得尤為重要。
[0003]經檢索發(fā)現，2010年日本東京大學的Shin-1chi Nishimura在New LithiumIron，Pyrophosphate as 3.5V Class Cathode Material for Lithium 1n Battery (J.AM.CHEM.S0C.2010, 132，13596 - 13597)中報道采用二價鐵源，合成了一種新型磷酸鹽體系的鋰離子電池正極材料Li2FeP207。該材料具有3.5V左右的電壓平臺，理論容量高，循環(huán)性能好。但是二價鐵源價格不僅昂貴，并且難以保存。
[0004]經檢索還發(fā)現，申請?zhí)枮?01210255197.4、公開號為CN102751498A、名稱為:一種鋰離子電池正極材料焦磷酸鐵鋰的制備方法的發(fā)明專利。該方法將鋰源，鐵源，磷源按Li:Fe $2摩爾比為2:1:2比例混合，經球磨均勻混料，然后干燥、研磨、壓片，轉移至煅燒爐中，在保護氣氛下預燒，預燒溫度為200?400°C，預燒時間5?15個小時，升溫度率為I?50C /min，所得預燒材料研磨、壓片后在高溫下進行煅燒，煅燒溫度為600?80(TC，煅燒時間為3?24小時，升溫度率為I?5°C /min，然后取出煅燒料，研磨后得到Li2FeP2O7正極材料。該發(fā)明原材料來源廣泛，價格低廉；工藝簡單、易實現工業(yè)化規(guī)模生產。但是其不足之處在于:該發(fā)明利用三種原料固相混合然后燒結，這種方法存在固相法與生倶來的劣勢即原料混合不均勻，且批次一致性差等，另外由于固相法研磨設備的局限性，使得材料的粒徑在達到一定的程度就無法進一步降低了，使得本來導電性就不好的正極材料性性能發(fā)揮就更不理想。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種原料混合均勻，材料合成的一致性好，材料的粒徑小且倍率性能好，首次充放電效率和放電容量高，并且價格便宜，容易保存的鋰離子電池正極材料焦磷酸鐵鋰的制備方法。
[0006]本發(fā)明包括如下技術方案:
[0007]鋰離子電池正極材料焦磷酸鐵鋰的制備方法，其特點是:包括以下制備步驟:
[0008]步驟I制備小體積透明凝膠
[0009]將含鋰源化合物、鐵源化合物和磷源化合物按照化學計量比Li:Fe:P = 2:1:2混合后，加入溶劑，形成含鋰、磷、鐵化合物的透明溶液；將透明溶液置于蒸發(fā)器，在60°C -90°C，壓力小于-0.098Mpa下進行減壓蒸發(fā)，得到小體積透明凝膠；
[0010]步驟2材料熱處理
[0011]將步驟I制成的小體積透明凝膠置于加熱裝置中，惰性氣氛中升溫至4500C _550°C，進行0.5-4小時的預分解；繼續(xù)在惰性氣氛中升溫至820°C _875°C，進行0.5-2小時的燒結，自然冷卻后，完成本發(fā)明鋰離子電池正極材料焦磷酸鐵鋰的制作過程。
[0012]本發(fā)明還可以采用如下技術措施:
[0013]所述鋰源化合物為硝酸鋰、硫酸鋰、氯化鋰，磷酸二氫鋰中的一種或一種以上。
[0014]所述鐵源化合物為硝酸鐵、硫酸亞鐵、氯化亞鐵中的一種或一種以上混合物。
[0015]所述磷源化合物為磷酸、磷酸二氫鋰、五氧化二磷中的一種或一種以上混合物。
[0016]所述溶劑為異丙醇、乙二醇、乙酸乙酯、乙醇酸中的一種或一種以上混合物。
[0017]本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果:
[0018]1、本發(fā)明通過將濕法溶膠-凝膠合成的材料進行減壓蒸發(fā)后再進行預分解和燒結，實現了原料混合達到分子水平均勻的特點，同時材料合成的一致性好、粒徑小且倍率性能好；具有首次充放電效率高和放電容量高的特點。
[0019]2、本發(fā)明采用了廉價的鋰源、鐵源、磷源及摻雜元素實現了材料價格便宜的特點，并且容易保存。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明實施例1制備的材料與比較例I制備的材料XRD譜比較圖；
[0021 ] 圖2a是本發(fā)明實施例1制成材料的SEM照片；
[0022]圖2b是比較例I制成材料的SEM照片；
[0023]圖3是本發(fā)明實施例1制備的材料與比較例I材料倍率性能比較圖；
[0024]圖4是本發(fā)明實施例1制備的材料與比較例I材料充放電曲線比較圖。
【具體實施方式】
[0025]為能進一步公開本發(fā)明的
【發(fā)明內容】
、特點及功效，特例舉以下實例詳細說明如下。
[0026]鋰離子電池正極材料焦磷酸鐵鋰的制備方法，其特點是:包括以下制備步驟:
[0027]步驟I制備小體積透明凝膠
[0028]將含鋰源化合物、鐵源化合物和磷源化合物按照化學計量比Li:Fe:P = 2:1:2混合后，加入溶劑，形成含鋰、磷、鐵化合物的透明溶液；將透明溶液置于蒸發(fā)器，在60°C -90°C，壓力小于-0.098Mpa下進行減壓蒸發(fā)，得到小體積透明凝膠；
[0029]步驟2材料熱處理
[0030]將步驟I制成的小體積透明凝膠置于加熱裝置中，惰性氣氛中升溫至4500C _550°C，進行0.5-4小時的預分解；繼續(xù)在惰性氣氛中升溫至820°C _875°C，進行0.5-2小時的燒結，自然冷卻后，完成本發(fā)明鋰離子電池正極材料焦磷酸鐵鋰的制作過程。
[0031]所述鋰源化合物為硝酸鋰、