专利名称：流变相反应制备钒掺杂磷酸铁锂正极材料的方法
技术领域：
本发明涉及一种流变相反应制备钒掺杂磷酸铁锂正极材料的方法。
背景技术：
锂离子电池被认为是目前最佳的绿色环保理想电源，受到科技及工业界高度重视，并得到广泛应用。LiFePOJt为极具潜力的锂离子电池正极材料，具有较高电势。这种材料能量密度高，而且原料丰富、成本低、对环境友好。LiFePO4主要制备方法有固相法、碳热还原法和水热法等，通过传统的制备方法难以合成电化学性能好的LiFePO415如何控制粒度大小，提高电导率和离子扩散速率成为LiFePO4研究的主要方向。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种采用流变相反应制备钒掺杂的磷酸铁锂锂离子电池正极材料的方法，以解决磷酸铁锂材料容量衰减快等问题、同时使掺杂后的样品粒径均匀细小、电导率和电化学性能提高。本发明以如下技术方案解决上述技术问题本发明的工艺步骤为将铁盐、磷酸盐、锂盐和聚乙二醇与偏钒酸铵钒离子掺杂源按摩尔比分别为2-x:2.0-2. 1:2. 0-2. 1:1. 0-1. l:x，其中 O < x < O. 05、溶于水后混合均匀，在 75°C _95°C恒温水浴中反应5-10h形成流变态胶状物，干燥后在600°C -800°C非氧化性气氛中烧结10—20h即为钒掺杂的磷酸铁锂粉体材料。所述铁盐为硝酸铁或柠檬酸铁；所述磷酸盐为磷酸二氢铵、磷酸氢二铵或磷酸铵；所述锂盐为醋酸锂、硝酸锂或氢氧化锂；所述聚乙二醇为PEG-400、PEG-4000 或 PEG-10000 ；所述非氧化性气氛为氩气、氮气或氢气。本发明直接使用聚乙二醇，一方面聚乙二醇作为一种非离子型表面活性剂，在合成前躯体过程中对胶粒具有很好的分散作用，在胶体形成的过程中通过锚固与氢键的共同作用可以控制胶粒的大小，使得胶粒大小分布均匀，提高电化学性能；另一方面聚乙二醇作为碳源，在高温裂解过程中形成炭并起到很好的还原保护作用。本发明简化了合成工艺，可以有效地抑制样品晶粒的过分长大，使所合成材料粒径分布均匀、细小；合成温度低、时间短，可得到不同粒度的材料；电导率、充放电性能和循环性能提高；简化了工艺，降低了成本，易于实现工业化。
图I为本发明实施例I的2号样品LiFePO4的XRD图。
图2为本发明实施例I的2号样品LiFePO4的SEM图。图3为本发明实施例I的2号样品LiFePO4的首次充放电曲线。图4为本发明实施例I的2号样品LiFePO4的循环性能曲线。
具体实施例方式实施例I :将O. 195mol 硝酸铁、O. 205mol 磷酸二氢铵、O. 2ImoI 硝酸锂、O. IOmol PEG-10000和O. 005mol偏钒酸铵溶于水后混合均匀，在75°C恒温水浴中反应20h形成流变态胶状物，干燥后在氩气气氛下，分别在600°C、700°C、80(rC温度下烧结15h，即为样品LiFeP04。所得到的产物经X射线衍射分析，表明均为LiFePO4,没任何杂相，通过SEM可得到产物的粒径在O. 2 μ m左右。将所得到的产物组装成实验扣式电池测其充放电比容量和循环性能，在IC的倍率下进行充放电，其首次放电容量和循环50次后放电容量见表I。表I :实施例I的实验条件和结果
权利要求
1.一种流变相反应制备钒掺杂磷酸铁锂正极材料的方法，其特征在于具体步骤为将铁盐、磷酸盐、锂盐和聚乙二醇与偏钒酸铵钒离子掺杂源按物质的摩尔比分别为2-x:2.0-2. 1:2. 0-2. 1:1. 0-1. l:x，其中 O < x < O. 05，溶于水后混合均匀，在 75°C _95°C恒温水浴中反应5-10h形成流变态胶状物，干燥后在600°C -800°C非氧化性气氛中烧结10—20h,即为钒掺杂的磷酸铁锂粉体材料。
2.如权利要求I所述的流变相反应制备钒掺杂磷酸铁锂正极材料的方法，其特征在于铁盐为硝酸铁或柠檬酸铁。
3.如权利要求I所述的流变相反应制备钒掺杂磷酸铁锂正极材料的方法，其特征在于所述磷酸盐为磷酸二氢铵、磷酸氢二铵或磷酸铵。
4.如权利要求I所述的流变相反应制备钒掺杂磷酸铁锂正极材料的方法，其特征在于所述锂盐为醋酸锂、硝酸锂或氢氧化锂。
5.如权利要求I所述的流变相反应制备钒掺杂磷酸铁锂正极材料的方法，其特征在于所述聚乙二醇为 PEG-400、PEG-4000 或 PEG-10000。
6.如权利要求I所述的流变相反应制备钒掺杂磷酸铁锂正极材料的方法，其特征在于所述非氧化性气氛为氩气、氮气或氢气。
全文摘要
本发明的流变相反应制备钒掺杂磷酸铁锂锂离子电池正极材料的方法，将铁盐、磷酸盐、锂盐和聚乙二醇与偏钒酸铵钒离子掺杂源溶于水后混合均匀，在75℃-95℃恒温水浴中反应5-10h形成流变态胶状物，干燥后在600℃-800℃非氧化性气氛中烧结10—20h即为钒掺杂的磷酸铁锂粉体材料。本发明简化了合成工艺，可以有效地抑制样品晶粒的过分长大，使所合成材料粒径分布均匀、细小；合成温度低、时间短，可得到不同粒度的材料；电导率、充放电性能和循环性能提高；简化了工艺，降低了成本，易于实现工业化。
文档编号H01M4/58GK102897742SQ20121031121
公开日2013年1月30日 申请日期2012年8月28日 优先权日2012年8月28日
发明者李华成, 钟胜奎, 李普良, 王春飞, 胡明超, 明宪权, 黎贵亮, 黄冠汉, 朱汉明 申请人:中信大锰矿业有限责任公司