一种磷酸铁锂电池正极材料的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种动力锂电池材料，具体涉及一种磷酸铁锂电池正极材料。
【背景技术】
[0002] 锂离子电池的性能主要取决于正负极材料，磷酸铁锂是一种新型的锂离子电池正 极材料，其安全性能与循环寿命是其它电池材料无法比拟的，满足了电动车频繁充放电的 需要，而且以磷酸铁锂为正极材料的大容量锂离子电池更易串联使用，可以为电动车提供 更高的动力。另外，磷酸铁锂具有无毒、无污染、安全性能好、原材料来源广泛、价格便宜，寿 命长等优点，是新一代动力锂离子电池的理想正极材料。
[0003] 磷酸铁锂堆积密度低和导电性差的缺点阻碍了其实际应用。研究者们为了提高导 电性，在材料中掺入导电石墨等碳材料，这又显著降低了材料的堆积密度，掺碳磷酸铁锂的 振实密度一般只有I. 0~I. 2g/cm3,而商品钴酸锂的振实密度一般为2. 0~2. 4g/cm3,如此 低的堆积密度使得磷酸铁锂的体积比容量与钴酸锂相差很多，制成的电池体积较大，很难 应用于实际；另外，掺杂的导电石墨通常为球形，与磷酸铁锂形成点接触，为了形成良好的 通路，掺杂量较大，从而导致磷酸铁锂正极材料的体积较大。
[0004] 如何在保证磷酸铁锂正极材料导电性能的同时提高其振实密度，是有效提高锂电 池的电容量，为其实际应用奠定基础的关键技术。
【发明内容】
[0005] 本文提供了一种磷酸铁锂电池正极材料，解决了磷酸铁锂的振实密度低和导电性 差的问题，为锂电池性能的进一步提高奠定基础。
[0006] 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
[0007] -种磷酸铁锂电池正极材料，该材料包括磷酸铁锂/碳纳米管复合物，所述磷酸 铁锂/碳纳米管复合物表面包覆有石墨烯纳米片。
[0008] 所述的磷酸铁锂电池正极材料的第一优选方案，所述磷酸铁锂/碳纳米管复合物 中磷酸铁锂与碳纳米管的质量比为100 : 1~1 : 1。
[0009] 所述的磷酸铁锂电池正极材料的第二优选方案，所述磷酸铁锂/碳纳米管复合物 中磷酸铁锂与碳纳米管的质量比为60 : 1~1 : 1。
[0010] 所述的磷酸铁锂电池正极材料的第三优选方案，所述磷酸铁锂/碳纳米管复合物 中磷酸铁锂与碳纳米管的质量比为20 : 1。
[0011] 所述的磷酸铁锂电池正极材料的第四优选方案，所述正极材料中磷酸铁锂与石墨 烯纳米片的质量比为100 : 1~1 : 1。
[0012] 所述的磷酸铁锂电池正极材料的第五优选方案，所述正极材料中磷酸铁锂与石墨 烯纳米片的质量比为60 : 1~1 : 1。
[0013] 所述的磷酸铁锂电池正极材料的第六优选方案，所述正极材料中磷酸铁锂与石墨 烯纳米片的质量比为20 : 1。
[0014] 与最接近的现有技术比，本发明具有如下优点：
[0015] 1)本发明的正极材料中内部交互成导电网络的碳纳米管和表面包覆的石墨烯纳 米片可极大提高正极材料的导电性，提高电池的功率密度和充放电速度，可有效提高的锂 电池的电容量及循环性能，放电比容量高达169. 2mAh · g \ IOC倍率1000次循环后比容量 保持率大于92% ;
[0016] 2)本发明的正极材料中磷酸铁锂与碳纳米管的复合物采用造粒工艺，在保证正极 材料导电性的同时提高了其振实密度，减小了导电碳材料的体积。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
[0018] 实施例1
[0019] -种磷酸铁锂电池正极材料，该材料包括磷酸铁锂/碳纳米管复合物，所述磷酸 铁锂/碳纳米管复合物表面包覆有石墨烯纳米片。
[0020] 所述磷酸铁锂/碳纳米管复合物中磷酸铁锂与碳纳米管的质量比为20 : 1，所述 正极材料中磷酸铁锂与石墨烯纳米片的质量比为20 : 1。
[0021] 实施例2
[0022] -种磷酸铁锂电池正极材料，该材料包括磷酸铁锂/碳纳米管复合物，所述磷酸 铁锂/碳纳米管复合物表面包覆有石墨烯纳米片。
[0023] 所述磷酸铁锂/碳纳米管复合物中磷酸铁锂与碳纳米管的质量比为10 : 1，所述 正极材料中磷酸铁锂与石墨烯纳米片的质量比为25 : 2。
[0024] 实施例3
[0025] -种磷酸铁锂电池正极材料，该材料包括磷酸铁锂/碳纳米管复合物，所述磷酸 铁锂/碳纳米管复合物表面包覆有石墨烯纳米片。
[0026] 所述磷酸铁锂/碳纳米管复合物中磷酸铁锂与碳纳米管的质量比为16 : 1，所述 正极材料中磷酸铁锂与石墨烯纳米片的质量比为20 : 1。
[0027] 实施例4
[0028] -种磷酸铁锂电池正极材料，该材料包括磷酸铁锂/碳纳米管复合物，所述磷酸 铁锂/碳纳米管复合物表面包覆有石墨烯纳米片。
[0029] 所述磷酸铁锂/碳纳米管复合物中磷酸铁锂与碳纳米管的质量比为50 : 3,所述 正极材料中磷酸铁锂与石墨烯纳米片的质量比为50 : 3。
[0030] 实施例5
[0031] -种磷酸铁锂电池正极材料，该材料包括磷酸铁锂/碳纳米管复合物，所述磷酸 铁锂/碳纳米管复合物表面包覆有石墨烯纳米片。
[0032] 所述磷酸铁锂/碳纳米管复合物中磷酸铁锂与碳纳米管的质量比为10 : 1，所述 正极材料中磷酸铁锂与石墨烯纳米片的质量比为10 : 1。
[0033] 实施例6
[0034] -种磷酸铁锂电池正极材料，该材料包括磷酸铁锂/碳纳米管复合物，所述磷酸 铁锂/碳纳米管复合物表面包覆有石墨烯纳米片。
[0035] 所述磷酸铁锂/碳纳米管复合物中磷酸铁锂与碳纳米管的质量比为30 : 1，所述 正极材料中磷酸铁锂与石墨烯纳米片的质量比为10 : 1。
[0036] 对比例1
[0037] -种磷酸铁锂电池正极材料，该材料包括磷酸铁锂/碳纳米管复合物，所述磷酸 铁锂/碳纳米管复合物中磷酸铁锂与碳纳米管的质量比为20 : 1。
[0038] 对比例2
[0039] -种磷酸铁锂电池正极材料，该材料包括磷酸铁锂与包覆在其表面的石墨烯纳米 片，所述正极材料中磷酸铁锂与石墨烯纳米片的质量比为20 : 1。
[0040] 将所得正极材料组装成2025扣式电池，在2. 5~4. 2V电压范围内测试其放电容 量及循环性能，结果如表1所示，实施例中所得产品的放电比容量高达169. 2mAh · g \ IOC 倍率1000次循环后比容量保持率大于92%，碳纳米管与石墨烯共同作用较单独存在时，材 料的性能有所提高（对比实施例1与对比例）。
[0041 ]表 1
[0042]
[0043] 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人 员应当理解，参照上述实施例可以对本发明的【具体实施方式】进行修改或者等同替换，这些 未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换均在申请待批的权利要求保护范围之 内。
【主权项】
1. 一种磷酸铁锂电池正极材料，其特征在于，该材料包括磷酸铁锂/碳纳米管复合物， 所述磷酸铁锂/碳纳米管复合物表面包覆有石墨烯纳米片。2. 根据权利要求1所述的磷酸铁锂电池正极材料，其特征在于，所述磷酸铁锂/碳纳米 管复合物中磷酸铁锂与碳纳米管的质量比为100 : 1~1 : 1。3. 根据权利要求2所述的磷酸铁锂电池正极材料，其特征在于，所述磷酸铁锂/碳纳米 管复合物中磷酸铁锂与碳纳米管的质量比为60 : 1~1 : 1。4. 根据权利要求3所述的磷酸铁锂电池正极材料，其特征在于，所述磷酸铁锂/碳纳米 管复合物中磷酸铁锂与碳纳米管的质量比为20 : 1。5. 根据权利要求1所述的磷酸铁锂电池正极材料，其特征在于，所述正极材料中磷酸 铁锂与石墨稀纳米片的质量比为100 : 1~1 : 1。6. 根据权利要求5所述的磷酸铁锂电池正极材料，其特征在于，所述正极材料中磷酸 铁锂与石墨稀纳米片的质量比为60 : 1~1 : 1。7. 根据权利要求6所述的磷酸铁锂电池正极材料，其特征在于，所述正极材料中磷酸 铁锂与石墨稀纳米片的质量比为20 : 1。
【专利摘要】本发明提供一种磷酸铁锂电池正极材料。该材料包括磷酸铁锂/碳纳米管复合物，所述磷酸铁锂/碳纳米管复合物表面包覆有石墨烯纳米片。本发明利用内部交互成导电网络的碳纳米管和表面包覆的石墨烯纳米片可极大提高正极材料的导电性，提高电池的功率密度和充放电速度，可有效提高的锂电池的电容量及循环性能。本发明的正极材料导电性好，振实密度高，可制备大容量电池，能满足规模化生产的需要。
【IPC分类】H01M4/58, H01M4/62
【公开号】CN105047918
【申请号】CN201510382322
【发明人】燕绍九, 洪起虎, 杨程, 赵双赞, 戴圣龙
【申请人】中国航空工业集团公司北京航空材料研究院
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年6月25日