锂离子电池正极材料硅酸亚铁锂的制备方法
【专利摘要】锂离子电池正极材料硅酸亚铁锂的制备方法，包括以下步骤：其特征在于：1）、掺杂元素：2）、化学反应：本发明，成分控制容易，通过水热法，就可合成粒径均一的球状硅酸亚铁锂，所用的原料都是常用的化工原料，反应在水相中进行，所需设备简单，能耗小，产品成本低，产率高，易于工业化生产。
【专利说明】锂离子电池正极材料硅酸亚铁锂的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种锂离子电池正极材料硅酸亚铁锂的制备方法。
【背景技术】
[0002]在电驱动自行车现在已经形成了市场的基础上，电动摩托车市场规模也在不远的将来逐渐形成。随着全世界石油资源的逐渐枯竭，只有发展电动轿车才是汽车行业发展的唯一出路。一辆电动轿车需50-100支的锂动力电池，电机生产厂商最后都把目光盯住了锂动力电池。锂动力电池做为电动自行车最理想的驱动源泉，其市场保有量会随着电动自行车的逐渐增加而增加。
[0003]Li2FeSiO4锂离子电池是近几年来才开始引起关注的新型聚阴离子锂离子电池，由于Li2FeSiO4材料具有比能量高、循环寿命长、结构稳定、安全性能好、成本低廉，作为动力电池具有质量比能量高、单位价格/寿命低等诸多优势；另外与磷酸铁锂(LiFePO4)材料不同，Li2FeSiO4无任何有毒有害物质不会对环境构成任何污染，被世界公认为最为绿色环保的电池材料，该材料无论在生产及使用中均无污染，它正成为中大容量、中高功率锂离子动力电池首选的正极材料。但对Li2FeSiO4锂离子电池的爆炸性问题一直没有很好的解决。
【发明内容】
[0004]针对以上问题，本发明的目的在于提供一种充分发挥Li2FeSiO4材料比能量高、循环寿命长、结构稳定、安全性能好、无污染、成本低的锂离子电池正极材料硅酸亚铁锂的制备方法，是采用碳凝胶高温固相反应法合成Li2FeSiCV
[0005]本发明的技术方案是通过以下方式实现的:锂离子电池正极材料硅酸亚铁锂的制备方法，包括以下步骤:其特征在于`:
1)、掺杂元素:设计并选择Co、Mn等为主要掺杂元素，取代铁位，离子掺杂未能影响到Li2FeSiO4的晶体结构，且较未掺杂的Li2FeSiO4具有更好的电化学性能。以Mn作为掺杂元素时，最佳掺杂量下合成的材料，首次充放电比容量为147.7mAhg-l，掺Co时，材料所能达到的最大比容量为144.8mAhg-l ；
2)、化学反应:将水溶性三价铁盐与酸式磷酸盐在一定的温度和时间下反应，反应温度为150-250°C，反应时间为10-30小时，然后过滤，水洗，干燥即可得到硅酸亚铁锂产品。
[0006]所述的铁盐为氯化铁，硫酸铁或其它可溶性铁盐。
[0007]本发明，成分控制容易，通过水热法，就可合成粒径均一的球状硅酸亚铁锂，所用的原料都是常用的化工原料，反应在水相中进行，所需设备简单，能耗小，产品成本低，产率闻，易于工业化生广。
【具体实施方式】
[0008]锂离子电池正极材料硅酸亚铁锂的制备方法，包括以下步骤:
1、掺杂元素:设计并选择Co、Mn等为主要掺杂元素，取代铁位，离子掺杂未能影响到Li2FeSiO4的晶体结构，且较未掺杂的Li2FeSiO4具有更好的电化学性能。以Mn作为掺杂元素时，最佳掺杂量下合成的材料，首次充放电比容量为147.7mAhg-l，掺Co时，材料所能达到的最大比容量为144.8mAhg-l ；
2、化学反应:将水溶性三价铁盐与酸式磷酸盐在一定的温度和时间下反应，反应温度为150-250°C，反应时间为10-30小时，然后过滤，水洗，干燥即可得到硅酸亚铁锂产品。所述的铁盐为氯化铁，硫酸铁或其它可溶性铁盐。
[0009]本发明，通过复合改性制备的Li2FeSi04正极材料的放电比容量最高达到157.3mAhg-l，且多次循环后容量几乎无衰减；在大电流充放电倍率下，材料依然能保持优良的循环性能。复合改性能有效的提高Li2FeSi04的比容量和循环性能。
【权利要求】
1.锂离子电池正极材料硅酸亚铁锂的制备方法，包括以下步骤:其特征在于: 1)、掺杂元素:设计并选择Co、Mn等为主要掺杂元素，取代铁位，离子掺杂未能影响到Li2FeSiO4的晶体结构，且较未掺杂的Li2FeSiO4具有更好的电化学性能； 以Mn作为掺杂元素时，最佳掺杂量下合成的材料，首次充放电比容量为147.7mAhg-l,掺Co时，材料所能达到的最大比容量为144.8mAhg-l ； 2)、化学反应:将水溶性三价铁盐与酸式磷酸盐在一定的温度和时间下反应，反应温度为150-250°C，反应时间为10-30小时，然后过滤，水洗，干燥即可得到硅酸亚铁锂产品；根据权利要求1所述的锂离子电池正极材料硅酸亚铁锂的制备方法，其特征在于:所述的步骤2)的铁盐为氯化铁，硫酸铁或其它可溶性铁盐。
【文档编号】H01M4/58GK103490069SQ201310486162
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年10月17日 优先权日:2013年10月17日
【发明者】单康 申请人:单康