专利名称：一种锌掺杂和氧化锌包覆的磷酸铁锂的制备方法
技术领域：
本发明涉及电子材料领域，具体是一种锌掺杂和氧化锌包覆的磷酸铁锂的制备。
背景技术：
磷酸铁锂(LiFePO4)可以被用来制作锂离子电池的正极材料，被广泛认为未来可能取代现有正极材料。磷酸铁锂具有较稳定的氧化状态，理论上较高的容量，安全性能 好，高温性能好，同时又具有无毒、无污染、原材料来源广泛、价格便宜等诸多优点。但是， LiFePO4存在的关键问题在于电导率很低。理论上，掺杂金属阳离子是一种可以改善材料内 在导电性能的方法。因为，Zn2+和Fe2+离子半径相近，在LiFePO4中锌的少量掺杂不影响其 晶体结构形成并可能使晶格体积增大，从而为锂离子的嵌入和脱嵌提供了更大的空间，提 高锂离子的扩散。此外，在已掺杂锌的LiFePO4表面包覆η型半导体氧化锌(ZnO)颗粒，易 实现颗粒与表面包覆的ZnO之间良好结合、少缺陷，η型半导体ZnO为电子传输提供路径， 可以改善导电性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种锌掺杂和氧化锌包覆的磷酸铁锂的制备。本发明具体采用如下技术方案一种锌掺杂和氧化锌包覆的磷酸铁锂的制备。该磷酸铁锂由掺杂锌的LiFePO4颗 粒，掺杂锌的LiFePO4颗粒表面的ZnO颗粒组成。该磷酸铁锂由掺杂锌的LiFePO4颗粒，掺杂锌的LiFePO4颗粒表面的ZnO颗粒组 成，首先，制备掺杂锌的LiFePO4颗粒将碳酸锂、草酸亚铁、氧化锌和磷酸二氢铵按原子个数比Li (Fe+Zn) PO4 = 1:1: 1进行混合，其中草酸亚铁和氧化锌的物质的量之比不低于49 1，混合后，在惰 性气氛下，球磨12 24h，球磨后，在惰性气氛下400 450°C煅烧8 12h，在惰性气氛下 700 800°C烧结 12 16h ；其次，制备掺杂锌的LiFePO4颗粒表面的ZnO颗粒前躯体将醋酸锌均勻溶解在25 70°C的乙二醇甲醚和单乙醇胺混合液中，溶解后溶液 中醋酸锌浓度为0. 3 0. 8mol/L、单乙醇胺和醋酸锌的物质的量之比为1:1;最后，掺杂锌的LiFePO4颗粒表面的ZnO颗粒，通过以下方法制作将掺杂锌的 LiFePO4颗粒与ZnO颗粒前躯体混合、搅拌均勻，然后在80 100°C烘干，随后在惰性气氛 下经过500 600°C烧结4 5h。所述的掺杂锌的LiFePO4颗粒粒径在几百纳米至几十微米的范围内所述的掺杂锌的LiFePO4颗粒表面的ZnO颗粒粒径在纳米级尺寸范围内。本发明涉及电子材料领域，具体是一种锌掺杂和氧化锌包覆的磷酸铁锂的制备。 本发明所要求的技术、设备简单，易操作，可实现新型组成结构的磷酸铁锂的制备。
图1是本发明的锌掺杂和氧化锌包覆的磷酸铁锂的截面示意图；下面结合附图对本发明的内容作进一步详细说明。具体实施例方式参见图1所示，101-掺杂锌的LiFePO4颗粒，102-掺杂锌的LiFePO4颗粒表面的 ZnO颗粒。该磷酸铁锂由掺杂锌的LiFePO4颗粒101，掺杂锌的LiFePO4颗粒表面的ZnO颗 粒102组成。将碳酸锂、草酸亚铁、氧化锌和磷酸二氢铵按原子个数比Li (Fe+Zn) PO4 = 1:1: 1进行混合，其中草酸亚铁和氧化锌的物质的量之比为49 1。混合后，在惰性气 氛下，球磨24h。球磨后，在惰性气氛下40(TC煅烧10h。煅烧后，在惰性气氛下750°C烧结 15h制成掺杂锌的LiFePO4颗粒101。
将醋酸锌、乙二醇甲醚和单乙醇胺溶液在70°C混合，混合后的醋酸锌浓度为 0.3 0.8mol/L、单乙醇胺和醋酸锌的物质的量之比为1 1。然后将该混合液与掺杂锌的 LiFePO4颗粒混合搅拌。然后在100°C烘干，随后在惰性气氛下经过室温至550°C烧结4 5h,制成掺杂锌的LiFePO4颗粒表面的ZnO纳米颗粒102。
权利要求
一种锌掺杂和氧化锌包覆的磷酸铁锂的制备方法，其特征在于，该磷酸铁锂由掺杂锌的LiFePO4颗粒，掺杂锌的LiFePO4颗粒表面的ZnO颗粒组成，首先，制备掺杂锌的LiFePO4颗粒将碳酸锂、草酸亚铁、氧化锌和磷酸二氢铵按原子个数比Li∶(Fe+Zn)∶PO4＝1∶1∶1进行混合，其中草酸亚铁和氧化锌的物质的量之比不低于49∶1，混合后，在惰性气氛下，球磨12～24h，球磨后，在惰性气氛下400～450℃煅烧8～12h，在惰性气氛下700～800℃烧结12～16h；其次，制备掺杂锌的LiFePO4颗粒表面的ZnO颗粒前躯体将醋酸锌均匀溶解在25～70℃的乙二醇甲醚和单乙醇胺混合液中，溶解后溶液中醋酸锌浓度为0.3～0.8mol/L、单乙醇胺和醋酸锌的物质的量之比为1∶1；最后，将掺杂锌的LiFePO4颗粒与ZnO颗粒前躯体混合、搅拌均匀，然后在80～100℃烘干，随后在惰性气氛下经过500～600℃烧结4～5h。
全文摘要
本发明公开了一种锌掺杂和氧化锌包覆的磷酸铁锂的制备方法，该磷酸铁锂由掺杂锌的LiFePO4颗粒，掺杂锌的LiFePO4颗粒表面的ZnO颗粒组成，将掺杂锌的LiFePO4颗粒与ZnO颗粒前躯体混合、搅拌均匀，然后在80～100℃烘干，随后在惰性气氛下经过500～600℃烧结4～5h。本发明所要求的技术、设备简单，易操作，可实现新型组成结构的磷酸铁锂的制备。
文档编号H01M4/1397GK101814601SQ20101012203
公开日2010年8月25日 申请日期2010年3月11日 优先权日2010年3月11日
发明者余可 申请人:彩虹集团公司