一种内掺碳锂离子电池材料及其制备方法与流程

文档序号:11104019阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种内掺碳锂离子电池材料,包括含有锂和过渡金属的磷酸盐,其特征在于:所述含有锂和过渡金属的磷酸盐晶体内掺碳,外包覆碳。

2.根据权利要求1所述的一种内掺碳锂离子电池材料,其特征在于:所述内掺碳锂离子电池材料中,锂、过渡金属和磷元素的摩尔比为:锂:过渡金属:磷=(1.1~1.9):1:(0.8~1.2)。

3.一种内掺碳锂离子电池材料的制备方法,其特征在于:包括:

步骤1,将具有碳基团的磷源、水溶性过渡金属源、去离子水和水溶性锂源混合溶解形成初始溶液Ⅰ;或者将具有碳基团的过渡金属源、水溶性磷源、去离子水和水溶性锂源混合溶解形成初始溶液Ⅱ;或者将具有碳基团的磷源和具有碳基团的过渡金属源的混合物、去离子水和水溶性锂源混合溶解形成初始溶液Ⅲ;或者将具有碳基团的磷源和具有碳基团的过渡金属源的混合物、不具有碳基团的水溶性磷源或不具有碳基团的水溶性过渡金属源、去离子水和水溶性锂源混合溶解形成初始溶液Ⅳ;

步骤2,调节步骤1中初始溶液Ⅰ、初始溶液Ⅱ、初始溶液Ⅲ和初始溶液Ⅳ的pH值至5.5-10.5后,反应0.5-2 h;

步骤3, 将经过步骤2后的溶液加热至180-240 ℃后,反应1-12 h;

步骤4, 将经过步骤3处理后得到的材料用去离子水洗0-2次,再用乙醇洗1次,然后进行离心分离,在水洗和醇洗时,加入的去离子水和醇的量要保证材料在去离子水和醇中的浓度为0.01-0.15 g mL-1

步骤5,干燥经过步骤4处理后的材料;

步骤6,向经过步骤5处理的后的材料中掺入碳源;

步骤7,将经过步骤6处理后的材料在惰性气体、还原性气体或两者的混合气体的气氛下进行煅烧,煅烧温度为:700-900 ℃,煅烧时间为:1-6 h。

4.根据权利要求3所述的一种内掺碳锂离子电池材料的制备方法,其特征在于:步骤1中,所述初始溶液Ⅰ、初始溶液Ⅱ、初始溶液Ⅲ和初始溶液Ⅳ中的锂:过渡金属:磷的摩尔比=(2-4):(0.5-1.5):(0.5-1.5)。

5.根据权利要求3所述的一种内掺碳锂离子电池材料的制备方法,其特征在于:步骤1中初始溶液Ⅰ、初始溶液Ⅱ、初始溶液Ⅲ和初始溶液Ⅳ中还要加入保护剂,保护剂为乙二醇、丙三醇或者二者的组合物。

6.根据权利要求3所述的一种内掺碳锂离子电池材料的制备方法,其特征在于:步骤2中通过加入植酸或者氢氧化锂调节溶液的pH值至6.8-7.2,溶液反应2 h。

7.根据权利要求3所述的一种内掺碳锂离子电池材料的制备方法,其特征在于:步骤3中,将经过步骤2后的溶液快速转移到反应釜中后,通过反应釜对溶液加热至180-240 ℃后,反应1-12 h。

8.根据权利要求3所述的一种内掺碳锂离子电池材料的制备方法,其特征在于:步骤5中,干燥温度为60 ℃-120 ℃下,干燥时间为8-24 h,采用真空干燥的方式进行干燥。

9.根据权利要求3所述的一种内掺碳锂离子电池材料的制备方法,其特征在于:步骤6中,掺入的碳源的量为经过步骤5处理后的材料重量的5%-30%。

10.根据权利要求3所述的一种内掺碳锂离子电池材料的制备方法,其特征在于:在步骤6和步骤7之间还设置有冷压步骤,将步骤10得到的材料冷压制成圆片,圆片状材料半径为0.5-10 cm,厚度为0.5-12 mm,步骤7中,煅烧温度为750 ℃,煅烧时间为2-3h。

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