高性能锂离子电池正极材料LiFePO₄/C的制备方法

专利名称：高性能锂离子电池正极材料LiFePO₄/C的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种锂离子电池正极活性物质的制备方法，特别是涉及一种高 性能锂离子电池正极材料LiFeP04/C的制备方法。
二背景技术：
锂离子电池具有放电倍率高、使用温度范围宽、循环性能优良、安全性好、 环保无污染等优点，自问世以来已广泛应用于移动电话、手提电脑、小型摄像 机等便携式电子设备中。锂离子电池作为新一代能源材料，还将在电动汽车、 卫星、航天及军事领域有广泛应用。正极材料是锂离子电池的重要组成部分， 研究和开发高性能的正极材料已成为锂离子电池发展的关键所在。 一系列研究 表明LiFePO,己经成为最有前途的锂离子电池正极材料之一，但由于LiFeP0^本 身晶体结构的限制，离子电导率低，高倍率充放电性能差，达不到实际应用的 要求。已有研究表明，在LiFeP04添加或包覆具有导电性的碳、掺杂金属粉体及 金属离子，能够有效提高其电导率。
目前制备LiFeP04材料的方法有固相合成法、溶胶-凝胶法、氧化还原法、 微波合成法和水热法等。人们对LiFeP04的固相法合成研究的比较多，但固相法 合成时间长，热能利用率低，颗粒不均匀而且易出现Fe的杂质相。对LiFeP04/C 微波合成研究较少，并且使用的是家用微波炉，产量小，反应条件不易控制， 难以进行工业化生产。而溶胶-凝胶法的优点是前驱体溶液化学均匀性好(可达 分子级水平)、凝胶热处理温度低、粉体处理性能好、反应过程易于控制、设备 简单，但是干燥收縮大、工业化生产难度较大，合成周期较长。
CN 1559889A公开了一种锂离子电池正极材料磷酸亚铁锂的制备方法，该方 法包括将含锂化合物、亚铁盐、磷酸盐和添加剂按一定摩尔比和添加剂混合， 然后将混合均匀的材料在500-850。C下进行热处理；CN1457111A公开了一种锂 电池正极材料及其制备方法，该方法包括将硝酸锂、草酸亚铁、磷酸二氢氨和 导电掺杂剂混合后放入不锈钢球磨机中搅拌混合，然后将搅拌混合的粉料转移
到氧化铝陶瓷坩锅中。在氮气等惰性气体下，升温到500-900'C反应10小时。 采用上述方法制得的粉体颗粒粒径小而且分布窄，粉体烧结性能好，反应过程 易控制；但干燥收縮大，而且工艺较为复杂，合成周期较长，成本较高，工业 化生产难度大。
另外，上述方法均采用二价铁为铁源，由于二价铁价格较高且需要多次热 处理和研磨，制备工艺复杂，且产物纯度不易控制，从而使成本增加，大大限 制了其在锂离子电池中的使用。
CN1564343A提出了以三价铁为铁源制备磷酸铁锂的方法，该方法包括将锂 盐、三价铁化合物和磷酸盐按一定摩尔比混合，研磨混合物后使其充分混合均 匀，然后在混合物中掺入高分子聚合物，在惰性气体保护下于450-90(TC温度下 热处理8-50小时。其中的高分子聚合物为碳氢聚合物，优选聚丙烯。该方法未 使用价格较高的二价铁化合物，生产工艺简单、安全、成本低，但用该方法制 得的正极活性物质比容量低、电池的循环性能也不理想。

发明内容
本发明的目的是克服现有技术中锂离子电池正极材料磷酸亚铁锂成本高、 性能差的缺点，提供一种材料成本和能耗低、且制得的正极材料充放电容量高、 循环性能好的锂离子电池正极材料LiFeP(VC的制备方法。
本发明的技术方案
一种高性能锂离子电池正极材料LiFeP04/C的制备方法，包括以下步骤
(1) 将锂源化合物、铁源化合物、磷源化合物和还原剂按摩尔比1: 0.8 1.2: 0.8 1.2: 0.3 1.0的比例分别配成溶液，将铁源化合物、锂源化合物分 别加入还原剂中，再加入磷源化合物，经搅拌混合均匀、陈化；
(2) 在非氧化氛围下干燥，得到干凝胶，将干凝胶研磨成细粉得到前驱体；
(3) 在前驱体中加入1.5 11.5%的碳源化合物，研磨后置于坩埚中，在非 氧化氛围下经微波热处理，制备出LiFeP04/C。
所述的锂源化合物为氢氧化锂、醋酸锂或硝酸锂，所述的铁源化合物为硝 酸铁或硫酸铁，所述的磷源化合物为磷酸、磷酸锂、磷酸铵或磷酸氢二铵，所 述的还原剂为抗坏血酸或乙醇酸，所述坩埚为氧化铝坩埚或石墨坩埚，所述碳源化合物为石墨、碳黑、乙炔黑、葡萄糖、蔗糖、乳糖或麦芽糖。
所述溶液的浓度为0. 1 3mol/L，所述非氧化氛围是指惰性气体氛围或在真 空条件下，所述干燥的干燥温度为55 8(TC、干燥时间为8 12h，所述陈化时 间为10 14h，所述微波热处理是利用微波在550 75(TC的温度下处理15 25miru
所述惰性气体是指氮气、氩气或氦气，所述真空的真空度小于10帕。 一种高性能锂离子电池正极材料&3+金属掺杂LiFeP04/C的制备方法，包括 以下步骤
(1)将锂源化合物、铁源化合物、磷源化合物、还原剂和铬盐按摩尔比h 0.8 1.2: 0.8 1.2: 0.3 1.0: 0.02 0.05的比例分别配成溶液，将铁源化 合物、锂源化合物分别加入还原剂中，再加入磷源化合物，最后加入铬盐溶液， 经搅拌混合均匀、陈化；
(2) 在非氧化氛围下干燥，得到干凝胶，将干凝胶研磨成细粉得到前驱体；
(3) 在前驱体中加入1.5 11.5%的碳源化合物，研磨后置于坩埚中，并在 非氧化氛围下经微波热处理，制备出Cr"金属掺杂LiFeP04/C。
所述的锂源化合物为氢氧化锂、醋酸锂或硝酸锂，所述的铁源化合物为硝 酸铁或硫酸铁，所述的磷源化合物为磷酸、磷酸锂、磷酸铵或磷酸氢二铵，所 述的还原剂为抗坏血酸或乙醇酸，所述铬盐为硝酸袼、碱式硫酸铬、硫酸铬或 醋酸铬，所述碳源化合物为石墨、碳黑、乙炔黑、葡萄糖、蔗糖、乳糖或麦芽 糖，所述坩埚为氧化铝坩埚或石墨坩埚，所述溶液的浓度为0. 1 3mol/L，所述 非氧化氛围是指惰性气体氛围或在真空条件下，所述干燥的干燥温度为55 80 °C、干燥时间为8 12h，所述陈化时间为10 14h，所述微波热处理是利用微 波在550 750。C的温度下处理15 25min。
所述惰性气体是指氮气、氩气或氦气，所述真空的真空度小于10帕。 一种高性能锂离子电池正极材料(:03+金属掺杂LiFeP04/C的制备方法，包括 以下步骤
(1)将锂源化合物、铁源化合物、磷源化合物、还原剂和钴盐按摩尔比l:0.8 1.2: 0.8 1.2: 0. 3 1.0: 0. 02 0. 05的比例分别配成溶液，将铁源化 合物、锂源化合物分别加入还原剂中，再加入磷源化合物，最后加入钴盐溶液， 经搅拌混合均匀、陈化；
(2) 在非氧化氛围下干燥，得到干凝胶，将干凝胶研磨成细粉得到前驱体；
(3) 在前驱体中加入1.5 11.5%的碳源化合物，研磨后置于坩埚中，并在 非氧化氛围下经微波热处理，制备出Co"金属掺杂LiFeP(VC。
所述的锂源化合物为氢氧化锂、醋酸锂或硝酸锂，所述的铁源化合物为硝 酸铁或硫酸铁，所述的磷源化合物为磷酸、磷酸锂、磷酸铵或磷酸氢二铵，所 述的还原剂为抗坏血酸或乙醇酸，所述钴盐为硝酸钴、硫酸钴或醋酸钴，所述 碳源化合物为石墨、碳黑、乙炔黑、葡萄糖、蔗糖、乳糖或麦芽糖，所述坩埚 为氧化铝坩埚或石墨坩埚，所述溶液的浓度为0. 1 3mol/L，所述非氧化氛围是 指惰性气体氛围或在真空条件下，所述干燥的干燥温度为55 80°C、干燥时间 为8 12h，所述陈化时间为10 14h，所述微波热处理是利用微波在550 750 ""C的温度下处理15 25min。
所述惰性气体是指氮气、氩气或氦气，所述真空的真空度小于10帕。
本发明的有益效果:.
(1) 本发明采用溶胶凝胶与微波处理结合的方法，先制备出纳米级的 LiFePCU敫粒，在此基础上通过包覆碳和化学掺杂对LiFeP04进行改性。通过在 Li位、Fe位或P位掺杂金属元素，增大了磷酸铁锂的晶胞体积，尤其是增大锂 离子的扩散通道，减少锂离子的嵌入、脱嵌的阻力，有利于提高磷酸铁锂离子 导电性。另外，微波处理将材料与微波场相互作用，微波被材料吸收并转化为 热能，从材料内部对其整体进行加热，实现快速升温，大大縮短了处理时间， 提高了产量，降低了材料成本和能耗，简化了工艺，易于在工业上实施。
(2) 本发明采用溶胶凝胶湿法掺杂得到前驱体，然后应用大功率的工业微 波炉进行处理(微波炉功率为3 5kw)，既利用溶胶凝胶法有效地控制了 LiFeP04 的化学成分、相成分和粒径，提高了其均匀性和导电性能；同时利用微波处理 技术升温快、加热均匀、防止团聚的优点，縮短了处理时间。 溶胶-凝胶法的优点是前驱体溶液化学均匀性好、凝胶热处理温度低、粉 体颗粒粒径小而且分布窄、粉体处理性能好、反应过程易于控制、设备简单； 微波加热是材料自身整体同时升温加热，加热速度快、无污染，处理样品晶粒 细化，结构均匀，同时微波加热可以精确控制，縮短合成时间，节约能源。
(3)本发明通过包覆碳和掺杂金属元素，在大幅度地提高磷酸铁锂电导率
的同时，有效地提高了充放电容量和循环次数。本发明的产品在室温下以20 mA/g 进行充放电，首次放电容量为121.6 mAh/g， IO次循环后为115.8mAh/g。 四

图l为掺杂(2%C)纳米石墨的LiFeP04 70(TC微波热处理的扫描电镜图。 图2为掺杂(4%C)纳米石墨的LiFeP04 70(TC微波热处理的扫描电镜图。 从图1和图2可以看出，试样颗粒细小，尤其是图2中颗粒分布较均匀， 最大颗粒为10"m左右。可见纳米石墨的加入对颗粒起到细化作用。 图3为纯LiFePO/微波热处理lh的XRD图。
图中60(TC和70(TC微波热处理均出现了 FeA相，随着温度的升高Fe2(Ug 的衍射峰逐渐减弱；当热处理温度升至800。C时Fe203的峰消失，但出现了 Fe的 峰。对比600 80(TC微波热处理样品的X射线衍射谱可以发现，在600。C就可 以得到与LiFeP04相同的橄榄石晶型结构，(JCPDS卡)属于正交晶系的空间群。 表明溶胶凝胶-微波法能够得到橄榄石结构的LiFeP(X相。
图4为掺4%C与纯LiFeP04的XRD图。
选取了掺4%C和未掺C样品的X射线衍射图进行比较。掺4%C试样的衍射 峰较未掺C的试样的衍射峰有所减弱，但出现了 FeA杂峰。利用Scherrer公式 近似计算合成LiFeP04的晶粒大小，未掺C的试样其平均晶粒度为60nm左右， 掺杂C后为49nm左右。
图5为掺有金属C和C,的LiFeP04的XRD图。
掺有Cr3+、 Cq3+的LiFeP04 7 00'C微波热处理20min的X射线衍射图，由于 Cr3+、 Cq3+的加入量很少，从图5中没有看到含有Cr和Co相的衍射峰。 图6为锂离子电池正极材料LiFeP(VC的制备工艺流程简图。
五具体实施例方式
实施例一锂离子电池正极材料LiFeP(VC的制备方法
(1) 将LiOH H20、 Fe(N03)3 9H20、 H3P04、抗坏血酸按摩尔比1: 1. 2: 1. 0: 0. 6的比例称取好，向其中分别加入去离子水配成溶液，溶液浓度均为1. Omol/U 先将Fe (N03) 3 9H20溶液、LiOH H20溶液分别加入抗坏血酸溶液中，再加入H3P04 溶液，充分搅拌混合均匀，陈化13小时；
(2) 在温度为7(TC、真空度低于10帕的条件下、干燥12h，得到干凝胶， 将干凝胶研磨成细粉，得到前驱体；
(3) 向前驱体中加入8.0%的纳米碳黑，在球磨机内研磨15min，然后置于 氧化铝坩埚中，氩气气氛保护下在72(TC的温度下微波热处理20min，得到 LiFeP(VC。
实施例二 LiFeP04/C的制备方法
(1) 将LiOH*H20、 Fe(N03)3 9H20、 H3P04、抗坏血酸按摩尔比1: 1: 1: 0.5的比例称取好，分别加入蒸馏水配成溶液，溶液浓度均为1.5mol/L。先将 Fe(N03)3 9H20溶液、LiOH H20溶液分别加到抗坏血酸溶液中，再加入H3P(V溶 液，充分搅拌混合均匀，陈化12小时；
(2) 在氩气气氛保护下，温度为7(TC、干燥10h，得到干凝胶，将干凝胶 研磨成细粉，得到前驱体；
(3) 向前驱体中加入5.0%的纳米乙炔黑，在球磨机内研磨15min，然后置 于氧化铝坩埚中，氩气气氛保护下在70(TC的温度下微波热处理15min，得到 LiFeP04/C。
实施例三LiFeP(VC的制备方法
(1) 将LiOH'H20、 Fe(N03)3 9H20、 H3P04、抗坏血酸按摩尔比l: 1.2: 1: 0.3的比例称取好，分别加入去离子水配成溶液，溶液浓度均为3.0mol/L。先 将Fe(N0》3'9H20溶液、LiOH H20溶液分别加到抗坏血酸溶液中，再加入H3P04 溶液，充分搅拌混合均匀，陈化10小时；
(2) 在真空度为7帕、温度为6(TC的条件下，干燥12h得到干凝胶，将干 凝胶研磨成细粉，得到前驱体； (3)向前驱体中加入2.0%的纳米石墨，在球磨机内研磨12min，然后置于 氧化铝坩埚中，在氮气气氛保护下在65(TC微波热处理25min，得到LiFeP04/C。 实施例四LiFeP(VC的制备方法
(1) 将Li (CHm) *2H20、 Fe(N03)3 ，、 Li3P04、 H0CH2C00H按摩尔比1: 1.2: 0.5: 0.8的比例称取好，分别加入去离子水配成溶液，溶液浓度均为 0.8mol/L。先将Li (CH3C02) 2H20溶液、Fe(N03)3 9H20溶液加入到H0CH2C00H 溶液中，再加入Li3P04溶液，充分搅拌混合均匀，用氨水调节PH到5.5 10.5， 再陈化14小时；
(2) 在温度为8(TC、真空度为9帕的条件下，干燥llh得到干凝胶，将干 凝胶研磨成细粉得到前驱体；
(3)向前驱体中加入3.0%的蔗糖，在球磨机内研磨16min，然后置于石墨 坩埚中，在氮气保护下在温度74(TC微波热处理22min，得到LiFeP04/C。
实施例五LiFeP(VC的制备方法，同实施例一基本相同，不同之处在于 用硝酸锂代替LiOH H20，用硫酸铁代替Fe(N03)3 9H20，用磷酸铵代替^ 04，
用乳糖代替炭黑。
实施例六LiFeP04/C的制备方法，同实施例一基本相同，不同之处在于 用硝酸锂代替LiOH H20，用硫酸铁代替Fe(N03)3 9H20，用磷酸氢二铵代 替H3P04，用麦芽糖代替炭黑。
实施例七&3+金属掺杂LiFeP04/C的制备方法
(1) 将LiOH H20、 Fe(N03)3 歸、H3P04、抗坏血酸、Cr(N03)3按摩尔比1:
1.0: 1.0: 0.5: 0.03的比例称取好，分别加入去离子水配成溶液，溶液浓度均
为1. Omol/L。先将Fe(N03)3 9H20溶液、LiOH H20溶液分别加入抗坏血酸溶液 中，再加入H3P04溶液，最后加入硝酸铬溶液；用磁力搅拌器充分搅拌均匀，陈 化12小时；
(2) 在真空度低于10帕、温度为8(TC的条件下，干燥llh得到黄色干凝 胶，将干凝胶研磨成细粉得到前驱体；
(3) 向前驱体中加入2%的纳米石墨，在球磨机内研磨15min，然后置于氧 化铝坩埚中，在氩气保护下于68(TC的温度下微波热处理25min，得到Cr"金属
掺杂LiFeP(VC。
实施例八Cr3+金属掺杂LiFeP(VC的制备方法
(1) 将Li (CH3C02) 2H20、 Fe(N03)3 9H20、 Li3P04、 H0CH2C00H、 Cr2(S04)3 按摩尔比l: 0.8: 1.0: .0.8: 0.02的比例称取好，分别加入蒸馏水配成溶液， 溶液浓度均为0. 5mol/L。先将Fe(N03)3 9H20溶液、Li (CH3C02) 2H20溶液分 别加入到H0CH2C00H溶液中，再加入Li3P04溶液，最后加入硫酸铬溶液。用磁力 搅拌器充分搅拌均匀，陈化14小时；
(2) 在氩气保护、温度为6(TC的条件下，干燥10h得到黄色干凝胶，将干 凝胶研磨成细粉得到前驱体；
(3) 向前驱体中加入10%的碳黑，在球磨机内研磨18min，然后置于石墨 坩埚中，在氩气保护下于58(TC的温度下微波热处理20min，得到Cr"金属掺杂 LiFeP(VC。
实施例九03+金属掺杂LiFeP04/C的制备方法，同实施例七基本相同，不 同之处在于用硝酸锂代替LiOH H20，用硫酸铁代替Fe(N03)3 9H20，用磷酸 铵代替H3P0,，用乳糖代替纳米石墨，用碱式硫酸铬代替硝酸铬。
实施例十C,金属掺杂LiFeP(VC的制备方法，同实施例七基本相同，不 同之处在于用硝酸锂代替LiOH*H20，用硫酸铁代替Fe(N03)3*9H20，用磷酸 氢二铵代替H3P04，用麦芽糖代替纳米石墨，用醋酸铬代替硝酸铬。
实施例十一0)3+金属掺杂LiFeP0,/C的制备方法
(1) 将LiOH H20、 Fe(N03)3 ，、 H3P04、抗坏血酸、Co(,3)3按摩尔比1: 1.0: 0.8: 0.7: 0.05的比例称取好，分别加入去离子水配成溶液，溶液浓度均 为2. Omol/L。先将Fe(N03)3 9H20溶液、LiOH H20溶液分别加入抗坏血酸溶液 中，再加入H3P(V溶液，最后加入硝酸钴溶液。用磁力搅拌器充分搅拌均匀，陈 化10小时；
(2) 在温度为6(TC、真空度低于10帕的条件下、干燥10h得到黄色干凝 胶，将干凝胶研磨成细粉得到前驱体；
(3) 向前驱体中加入5%的炭黑，在球磨机内研磨18min，然后置于氧化铝 坩埚中，在氩气保护下于70(TC的温度下微波热处理20inin，得到(:03+金属掺杂
LiFeP04/C。
实施例十二 (:03+金属掺杂LiFeP(VC的制备方法，实施例十一基本相同， 不同之处在于用硝酸锂代替LiOH H20，用硫酸铁代替Fe(N03)3'9H20,用磷 酸铵代替H3P04，用纳米石墨代替炭黑，用硫酸钴代替硝酸钴。
实施例十三(:03+金属惨杂LiFeP(VC的制备方法，同实施例十一基本相同， 不同之处在于用硝酸锂代替LiOH*H20，用硫酸铁代替Fe(N03)3'9H20，用磷 酸氢二铵代替H3P04，用葡萄糖代替炭黑，用醋酸钴代替硝酸钴。
实施例十四(:03+金属掺杂LiFeP(VC的制备方法，同实施例十一基本相同， 不同之处在于用硝酸锂代替Li0H H20，用磷酸氢二铵代替H3P04，用麦芽糖代 替炭黑，用醋酸钴代替硝酸钴。
权利要求
1、一种高性能锂离子电池正极材料LiFePO4/C的制备方法，其特征是(1)将锂源化合物、铁源化合物、磷源化合物和还原剂按摩尔比1∶0.8～1.2∶0.8～1.2∶0.3～1.0的比例分别配成溶液，将铁源化合物、锂源化合物分别加入还原剂中，再加入磷源化合物，经搅拌混合均匀、陈化；(2)在非氧化氛围下干燥，得到干凝胶，将干凝胶研磨成细粉得到前驱体；(3)在前驱体中加入1.5～11.5％的碳源化合物，研磨后置于坩埚中，在非氧化氛围下经微波热处理，制备出LiFePO4/C。
2、 根据权利要求1所述的高性能锂离子电池正极材料LiFeP04/C的制备方 法，其特征是所述的锂源化合物为氢氧化锂、醋酸锂或硝酸锂，所述的铁源 化合物为硝酸铁或硫酸铁，所述的磷源化合物为磷酸、磷酸锂、磷酸铵或磷酸 氢二铵，所述的还原剂为抗坏血酸或乙醇酸，所述坩埚为氧化铝坩埚或石墨坩 埚，所述碳源化合物为石墨、碳黑、乙炔黑、葡萄糖、蔗糖、乳糖或麦芽糖。
3、 根据权利要求1所述的高性能锂离子电池正极材料LiFeP04/C的制备方 法，其特征是所述溶液的浓度为0. 1 3mol/L，所述非氧化氛围是指惰性气体 氛围或在真空条件下，所述干燥的干燥温度为55 8(TC、干燥时间为8 12h， 所述陈化时间为10 14h，所述微波热处理是利用微波在550 75(TC的温度下 处理15 25min。
4、 根据权利要求3所述的高性能锂离子电池正极材料LiFeP(VC的制备方 法，其特征是所述惰性气体是指氮气、氩气或氦气，所述真空的真空度小于 10帕。
5、 一种高性能锂离子电池正极材料Cr3+金属掺杂LiFeP(VC的制备方法， 其特征是(1)将锂源化合物、铁源化合物、磷源化合物、还原剂和铬盐按摩尔比l: 0.8 1.2: 0.8 1.2: 0.3 1.0: 0.02 0.05的比例分别配成溶液，将铁源化 合物、锂源化合物分别加入还原剂中，再加入磷源化合物，最后加入铬盐溶液，经搅拌混合均匀、陈化；(2) 在非氧化氛围下干燥，得到干凝胶，将干凝胶研磨成细粉得到前驱体；(3) 在前驱体中加入1.5 11.5%的碳源化合物，研磨后置于坩埚中，并在 非氧化氛围下经微波热处理，制备出Cr3+金属掺杂LiFeP(VC。
6、 根据权利要求5所述的高性能锂离子电池正极材料Cr3+金属掺杂 LiFeP04/C的制备方法，其特征是所述的锂源化合物为氢氧化锂、醋酸锂或硝 酸锂，所述的铁源化合物为硝酸铁或硫酸铁，所述的磷源化合物为磷酸、磷酸 锂、磷酸铵或磷酸氢二铵，所述的还原剂为抗坏血酸或乙醇酸，所述铬盐为硝 酸铬、碱式硫酸铬、硫酸铬或醋酸铬，所述碳源化合物为石墨、碳黑、乙炔黑、 葡萄糖、蔗糖、乳糖或麦芽糖，所述坩埚为氧化铝坩埚或石墨坩埚，所述溶液 的浓度为0.1 3mol/L，所述非氧化氛围是指惰性气体氛围或在真空条件下，所 述干燥的干燥温度为55 80°C、干燥时间为8 12h，所述陈化时间为10 14h， 所述微波热处理是利用微波在550 750"C的温度下处理15 25min。
7、 根据权利要求6所述的高性能锂离子电池正极材料LiFeP04/C的制备方 法，其特征是所述惰性气体是指氮气、氩气或氦气，所述真空的真空度小于 10帕。
8、 一种高性能锂离子电池正极材料0)3+金属掺杂LiFeP04/C的制备方法， 其特征是(1) 将锂源化合物、铁源化合物、磷源化合物、还原剂和钴盐按摩尔比l:0.8 1.2: 0.8 1.2: 0.3 1.0: 0.02 0.05的比例分别配成溶液，将铁源化 合物、锂源化合物分别加入还原剂中，再加入磷源化合物，最后加入钴盐溶液， 经搅拌混合均匀、陈化；(2) 在非氧化氛围下干燥，得到干凝胶，将干凝胶研磨成细粉得到前驱体;(3) 在前驱体中加入1.5 11.5%的碳源化合物，研磨后置于坩埚中，并在 非氧化氛围下经微波热处理，制备出(:03+金属掺杂LiFeP(VC。
9、 根据权利要求8所述的高性能锂离子电池正极材料Co3+金属掺杂 LiFeP04/C的制备方法，其特征是所述的锂源化合物为氢氧化锂、醋酸锂或硝酸锂，所述的铁源化合物为硝酸铁或硫酸铁，所述的磷源化合物为磷酸、磷酸 锂、磷酸铵或磷酸氢二铵，所述的还原剂为抗坏血酸或乙醇酸，所述钴盐为硝 酸钴、硫酸钴或醋酸钴，所述碳源化合物为石墨、碳黑、乙炔黑、葡萄糖、蔗糖、乳糖或麦芽糖，所述坩埚为氧化铝坩埚或石墨柑埚，所述溶液的浓度为0. l 3mol/L，所述非氧化氛围是指惰性气体氛围或在真空条件下，所述干燥的干燥 温度为55 8(TC、干燥时间为8 12h，所述陈化时间为10 14h，所述微波热 处理是利用微波在550 750。C的温度下处理15 25min。
10、根据权利要求9所述的高性能锂离子电池正极材料Co"金属掺杂 LiFeP04/C的制备方法，其特征是所述惰性气体是指氮气、氩气或氦气，所述 真空的真空度小于10帕。
全文摘要
本发明涉及一种以廉价的铁源、磷源、锂源、碳源等无机盐和还原剂为原料，制备锂离子电池正极材料LiFePO₄/C的制备方法。采用溶胶凝胶与微波处理结合的方法，制备出纳米级的LiFePO₄微粒，同时对其进行碳包覆。在此基础上通过Cr³⁺、Co³⁺金属掺杂对LiFePO₄/C进行改性。本发明利用大功率的工业微波炉进行处理，大大缩短了LiFePO₄的处理时间，大幅度地提高了产量，降低了材料成本和能耗，简化了工艺，提高锂电池的工业生产的效率，易于在工业上实施。将其作为大电流放电的锂离子电池正极材料。本发明通过碳包覆和掺杂金属元素，在大幅度地提高磷酸铁锂的电导率的同时，有效地提高充放电容量和循环次数。
文档编号H01M4/04GK101179124SQ20071005503
公开日2008年5月14日 申请日期2007年8月24日 优先权日2007年8月24日
发明者刘宇飞, 刘新保, 吴江峰, 周永刚, 贾晓林, 马美品 申请人:郑州德朗能电池有限公司