专利名称：固相合成的一种金属离子钼掺杂的磷酸铁锂正极材料的制备方法
技术领域：
本发明涉及固相合成的一种金属离子钼掺杂的磷酸铁锂正极材料的制备方法，用于锂离子电池正极材料，属新能源材料领域。
背景技术：
汽车工业的迅速发展，推动了全球机械、能源、交通等工业的进步和发展，但燃油汽车在造福人类的同时，尾气排放也给人类居住环境造成了严重污染。据统计，目前大气污染成分的63%来自燃油汽车，已达到了必须加以严格控制和治理的程度能源短缺和环保的要求推动了电动汽车及混合动力汽车的发展，它们对锂离子电池有着特殊的性能要求，但目前商品化的锂离子电池还不能满足大规模应用的要求。磷酸铁锂正极材料由于其出众的安全性和便宜的价格等优点，在动力型电池应用方面具有非常诱人的前景，被认为是标志着锂离子电池一个新时代的到来。LiFePO4大规模应用最大的障碍是其离子传导率和电子传导率比较低，导致大电流放电性能比较差。目前改善LiFePO4导电性能的研究主要集中在碳包覆及金属粒子掺杂两方面。对材料进行碳包覆能在晶粒表面形成碳包覆层，提高电子电导率，阻止晶粒长大， 但是这种表面修饰工艺不能从根本上改善材料的结构，阻碍了 LiFePCM性能的进一步提高。对材料进行离子掺杂，通过高价离子取代LiFePO4晶格中的部分狗2+，改变晶格中局域能级，降低锂离子在晶格中扩散的能垒，从而提高LiFePO4的电化学性能。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题是，提供一种循环性能优越、导电效率高、能耗低、方法简单的固相合成的一种金属离子钼掺杂的磷酸铁锂正极材料的制备方法。为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是一种固相合成的一种金属离子钼掺杂的磷酸铁锂正极材料的制备方法，包括以下步骤(1)、首先按照LihxM0xFePO4W化学计量比称取锂源、掺杂源、铁源、磷源，所述锂源、掺杂源、铁源、磷源按照Li Mo Fe P = (I-X) X 1 1的摩尔比进行配料， 并加入6 8wt%的蔗糖；所述掺杂源为Mo2O3 ；X的范围为0. 5% -5% ；(2)、将步骤(1)中称取的配料在双螺旋混料机或罐磨机中混合5 7小时，形成浆料；(3)、将步骤⑵得到的浆料放入真空干燥箱中在100°C 110°C下干燥浊 4h ；(4)、将干燥后的浆料在惰性气体气氛下，在340°C 360°C下预烧2h，然后直接在惰性气体气氛中经Ih 升温至700°C 800°C，恒温焙烧他-llh，冷却至室温，充分研磨后备用；上述的固相合成的一种金属离子钼掺杂的磷酸铁锂正极材料的制备方法，所述铁源为硫酸亚铁；锂源为碳酸锂；磷源为磷酸氢二铵。上述的固相合成的一种金属离子钼掺杂的磷酸铁锂正极材料的制备方法，所述惰性气体为He、Ar、N2中的一种或Ar与吐的混合气。上述的固相合成的一种金属离子钼掺杂的磷酸铁锂正极材料的制备方法，所述双螺旋混料机或罐磨机混合时间他。上述的固相合成的一种金属离子钼掺杂的磷酸铁锂正极材料的制备方法，所述混合料真空干燥箱中干燥温度为105°C，干燥时间池。上述的固相合成的一种金属离子钼掺杂的磷酸铁锂正极材料的制备方法，所述预烧温度为350°C ；经1. 5h升至焙烧温度，所述焙烧温度为750°C并恒温焙烧10h。本发明固相合成的一种金属离子钼掺杂的磷酸铁锂正极材料的优点是参杂钼的磷酸铁锂做正极材料，大大提高了其优越的物理化学和电化学性能，平均粒径D5tl在2-4 μ m 之间，振实密度1. 0-1. 4g/cm3,比表面积0. 5-0. 7m2/g，其他杂质均小于5ppm。其初始容量在140-150mAh/g，电池测试正极以重量比磷酸铁锂PVDF 导电剂=90 5 5混合涂成正极，金属锂片作负极，电解液lMliPF6/EC DEC(1 1)，常温下0. IC充放，500次循环后容量保持率在80% -90%。该方法简单，能耗低，效率高、反应时间不长，且全过程自动监控，原料易得，成本低。
具体实施例方式下面结合附图
及具体实施例对本发明做进一步详细说明；实施例1首先分别称取工业级硫酸亚铁912. 0g、磷酸氢二氨684. 0g、碳酸锂441. 8g和蔗糖150. 0g，再加入三氧化钼4. 3g，将上述的物料装入双螺旋混料机进行湿磨5h，形成浆料， 混合结束后，把混合料从混料机中取出，然后放入真空干燥箱内于100°C下真空干燥池，然后放入马弗炉中在Ar的氛围下进行煅烧，，第一次煅烧温度控制在340°C，煅烧时间池，完成后，直接在Ih时间内从350°C升温至700°C，恒温焙烧8h，冷却后破碎筛分过200目筛， 筛下为掺杂金属离子磷酸铁锂产品。经检测，该磷酸铁锂振实密度为1.30g/cm3，平均粒径 2. 8 μ m，比表面积0. 4822m2/g，其他杂质均小于5ppm,初始容量146mAh/g(2. 5-4. 3V)，500 次循环容量保持率85%。实施例2首先分别称取工业级硫酸亚铁912. 0g、磷酸氢二氨684. 0g、碳酸锂439. 6g和蔗糖 150. Og,再加入三氧化钼8. 64g，将上述的物料装入双螺旋混料机进行湿磨6h，形成浆料， 混合结束后，把混合料从混料机中取出，然后放入真空干燥箱内于105°C下真空干燥池，然后放入马弗炉，在N2的氛围下进行煅烧，第一次煅烧温度控制在350°C，时间池，完成后，直接在1. 5h时间内从350°C升温至750°C，时间10h，冷却后破碎筛分过200目筛，筛下为掺杂金属离子磷酸铁锂产品。经检测，该磷酸铁锂振实密度为1.388/(^3，平均粒径3.2 4111，比表面积0. 5037m2/g，其他杂质均小于5ppm，初始容量150mAh/g(2. 5-4. 3V)，500次循环容量保持率88%。实施例3首先分别称取工业级硫酸亚铁912. 0g、磷酸氢二氨684. 0g、碳酸锂421. 8g和蔗糖150. Og,再加入三氧化钼43. 2g，将上述的物料装入双螺旋混料机进行湿磨7h，形成浆料， 混合结束后，把混合料从混料机中取出，然后放入真空干燥箱内于110°C下真空干燥4h，然后放入马弗炉，在Ar与吐的混合气氛围下进行煅烧，第一次煅烧温度控制在360°C，煅烧时间2h，完成后，直接在池时间内从从350°C升温至800°C，时间llh，冷却后破碎筛分过200 目筛，筛下为掺杂金属离子磷酸铁锂产品。经检测，该磷酸铁锂振实密度为1. ^g/cm3，平均粒径3. 8 μ m，比表面积0. 5121m2/g，其他杂质均小于5ppm，初始容量142mAh/g(2. 5-4. 3V)， 500次循环容量保持率90%。 当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的实质范围内，作出的变化、改型、添加或替换，都应属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种固相合成的一种金属离子钼掺杂的磷酸铁锂正极材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤(1)、首先按照LihxMoxFePO4的化学计量比称取锂源、掺杂源、铁源、磷源，所述锂源、掺杂源、铁源、磷源按照Li Mo Fe P = (I-X) X 1 1的摩尔比进行配料，并加入 6 8wt%的蔗糖；所述掺杂源为Mo2O3 ；X的范围为0. 5% -5% ；(2)、将步骤(1)中称取的配料在双螺旋混料机或罐磨机中混合5 7小时，形成浆料；(3)、将步骤( 得到的浆料放入真空干燥箱中在100°C 110°C下干燥浊 4h；(4)、将干燥后的浆料在惰性气体气氛下，在340°C 360°C下预烧2h，然后直接在惰性气体气氛中经Ih 升温至700°C 800°C，恒温焙烧他-llh，冷却至室温，充分研磨后备用；
2.根据权利要求1所述的固相合成的一种金属离子钼掺杂的磷酸铁锂正极材料的制备方法，其特征是所述铁源为硫酸亚铁；锂源为碳酸锂；磷源为磷酸氢二铵。
3.根据权利要求1所述的固相合成的一种金属离子钼掺杂的磷酸铁锂正极材料的制备方法，其特征是所述惰性气体为He、Ar、K中的一种或Ar与吐的混合气。
4.根据权利要求2所述的固相合成的一种金属离子钼掺杂的磷酸铁锂正极材料的制备方法，其特征是所述双螺旋混料机或罐磨机混合时间他。
5.根据权利要求2所述的固相合成的一种金属离子钼掺杂的磷酸铁锂正极材料的制备方法，其特征是所述混合料真空干燥箱中干燥温度为105°C，干燥时间池。
6.根据权利要求2所述的固相合成的一种金属离子钼掺杂的磷酸铁锂正极材料的制备方法，其特征是所述预烧温度为350°C;经1.证升至焙烧温度，所述焙烧温度为750°C并恒温焙烧IOh。
全文摘要
本发明公开了一种固相合成的一种金属离子钼掺杂的磷酸铁锂正极材料的制备方法，包括以下步骤(1)首先按照Li1-XMoXFePO4的化学计量比称取锂源、掺杂源、铁源、磷源，所述锂源、掺杂源、铁源、磷源按照Li∶Mo∶Fe∶P＝(1-X)∶X∶1∶1的摩尔比进行配料，并加入6～8wt％的蔗糖；所述掺杂源为Mo2O3；X的范围为0.5％-5％；(2)将步骤(1)中称取的配料在双螺旋混料机或罐磨机中混合5～7小时，形成浆料；(3)将步骤(2)得到的浆料放入真空干燥箱中在100℃～110℃下干燥2h～4h；(4)将干燥后的浆料在惰性气体气氛下，在340℃～360℃下预烧2h，然后直接在惰性气体气氛中经1h～2h升温至700℃～800℃，恒温焙烧8h-11h，冷却至室温，充分研磨后备用；参杂钼的磷酸铁锂做正极材料，大大提高了其优越的物理化学和电化学性能，平均粒径D50在2-4μm之间，振实密度1.0-1.4g/cm3，比表面积0.5-0.7m2/g，其他杂质均小于5ppm。
文档编号H01M4/58GK102306770SQ201110231709
公开日2012年1月4日 申请日期2011年8月15日 优先权日2011年8月15日
发明者于观霞, 孙琦, 毕冬颖 申请人:青岛乾运高科新材料有限公司