一种改性磷酸亚铁锂复合材料的制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种改性磷酸亚铁锂复合材料的制备方法，包括：将磷酸亚铁锂复合材料、聚合物单体与第一有机溶剂混合，搅拌，然后用第二有机溶剂离心洗涤，干燥，得到改性磷酸亚铁锂复合材料；所述聚合物单体为含有杂原子的单体。与现有技术相比，本发明将磷酸亚铁锂复合材料、聚合物单体与第一有机溶剂混合，通过简便的化学修饰法在磷酸亚铁锂复合材料表面修饰上导电聚合物，从而使改性磷酸亚铁锂复合材料的长循环稳定性与倍率性能得到提高。
【专利说明】一种改性磷酸亚铁锂复合材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电化学能源材料【技术领域】，尤其涉及一种改性磷酸亚铁锂复合材料的制备方法。
【背景技术】
[0002]随着化石燃料等不可再生能源的日益枯竭及环境污染的日趋严重，尽快摆脱汽车产业的蓬勃发展对石油的依赖成为了人类文明发展过程中的最大瓶颈之一。在这种情形下，发展电动车成为了政治界、工业界及科学界人士的共识。与传统的二次电池相比，锂离子电池以其工作电压高、循环寿命长、能量密度高、自放电小、无记忆效应、工作温度范围宽以及对环境无污染等优点而成为动力电池的首选。动力电池安全性能的高低是决定其能否实际应用的首要因素。
[0003]与钴酸锂(LiCoO2)、锰酸锂(LiMn2O4)、三元材料(LiNia3Coa3Mna3O2)与镍酸锂(LiNiO2)等锂过渡金属氧化物正极材料相比，聚阴离子型正极材料的安全性能更高而备受关注。在聚阴离子型正极材料中，拥有橄榄石结构的LiFePO4材料由于其理论比容量高(170mAh/g)、氧化还原电位高(3.45Vvs.Li/Li+)、晶体结构稳定、热稳定性好、原材料丰富、价格低廉等优点而成为下一代高功率、高能量动力电池材料的候选者。
[0004]但是，LiFePO4材料的实际应用面临着以下瓶颈:(I)LiFePO4材料的本征电导率低，导致其只能在极小的电流密度下工作；(2)锂离子(Li+)在LiFePO4中的扩散速率小，力口之该材料具有一维(ID)锂离子扩散通道，极易因为结构的缺陷导致阻塞，使得该活性材料的利用率不高；(3)在合成过程中Fe2+极易被氧化成Fe3+，不易得到纯相的LiFeP04。
[0005]针对LiFePO4材料的缺点，研究者采用不同的方式对其进行改性研究，包括:离子惨杂(Nature Mater., 2002, I (2): 123-128 ；Nature Mater., 2004, 3 (3): 147-152)、表面导电物质修饰(Nature Mater.，2008，7，665-671 ；D01:10.1038/ncomms2705)及缩小粒径(Angew.Chem.1nt.Ed.，2008，47(39):7461-7465)等。通过改性研究，LiFePO4 材料的电化学性能得到大幅提升，但是其倍率性能一直不能很好的满足动力电池的需求。
【发明内容】
[0006]有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种改性磷酸亚铁锂复合材料的制备方法，该方法得到的改性磷酸亚铁锂复合材料具有较高倍率性能。
[0007]本发明提供了一种改性磷酸亚铁锂复合材料的制备方法，包括:
[0008]将磷酸亚铁锂复合材料、聚合物单体与第一有机溶剂混合，搅拌，然后用第二有机溶剂离心洗涤，干燥，得到改性磷酸亚铁锂复合材料；所述聚合物单体为含有杂原子的单体。
[0009]优选的，所述聚合物单体选自吡咯、苯胺、噻吩、3，4-乙撑二氧噻吩与重氮盐中的一种或多种。
[0010]优选的，所述重氮盐的结构如式(I)所示:[0011 ]
【权利要求】
1.一种改性磷酸亚铁锂复合材料的制备方法，其特征在于，包括: 将磷酸亚铁锂复合材料、聚合物单体与第一有机溶剂混合，搅拌，然后用第二有机溶剂离心洗涤，干燥，得到改性磷酸亚铁锂复合材料；所述聚合物单体为含有杂原子的单体。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚合物单体选自吡咯、苯胺、噻吩、3，4-乙撑二氧噻吩与重氮盐中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述重氮盐的结构如式(I)所示:
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述磷酸亚铁锂复合材料与聚合物单体的质量比为I: (0.01~I)。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一有机溶剂与第二有机溶剂各自独立地选自乙醇、乙腈、丙酮、乙二醇二甲基醚与四乙二醇二甲醚中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述搅拌的温度为-10°C~30°C;搅拌的速率为200~500转/分钟；搅拌的时间为I~20h。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述干燥的温度为50°C~80°C，干燥的时间为3~15h。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述磷酸亚铁锂复合材料按照以下方法进行制备: 将锂盐、铁盐、磷酸盐与碳源混合，在液态介质中进行球磨，干燥后，在保护气氛中进行煅烧，冷却后，得到磷酸亚铁锂复合材料；所述碳源的质量为磷酸亚铁锂质量的O~50%。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧具体为:在保护气氛中以2V /min~5°C /min的速率升温至200°C~400°C煅烧I~3h，然后再以2V /min~5°C /min的速率升温至550°C~850°C煅烧2~20h。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述球磨的转速为200~500转/分钟，球磨的时间为5~30h。
【文档编号】H01M4/58GK103985845SQ201410234471
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年5月29日 优先权日:2014年5月29日
【发明者】彭章泉, 王佳伟, 马力坡 申请人:中国科学院长春应用化学研究所