锂电池电极材料的制备方法技术

一种锂电池电极材料的制备方法，其包括以下步骤：提供一磷酸钒锂电极材料，其包括多个磷酸钒锂颗粒；以及在所述磷酸钒锂颗粒的表面包覆一磷酸铁锂电极材料，从而形成一磷酸铁锂／磷酸钒锂复合电极材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，尤其涉及一种磷酸铁锂/磷酸钒锂 复合电极材料的制备方法。
技术介绍
磷酸铁锂(LiFePO4)和磷酸钒锂(Li3V2(PO4)3)电极材料以其结构稳定、安全性好、 资源丰富等优点备受关注。同时，研究表明该两种电极材料各自也存在其它固有的特点，磷 酸铁锂电极材料高温性能和循环性能好、理论比容量高，但由于其锂离子的嵌入脱出是在 一维方向上进行的，所以离子电导性差、高倍率充放电性能和低温性能差；磷酸钒锂电极材 料中锂离子的扩散是在三维方向上进行的，所以在低电压范围的离子扩散性能好、高倍率 充放电性能和低温性能优良，但电子电导率及理论比容量低。对于磷酸铁锂的离子导电性差和磷酸钒锂的理论比容量低的缺点，有文献报道通 过采用将磷酸铁锂和磷酸钒锂复合的方法获得一种磷酸铁锂/磷酸钒锂复合电极材料，从 而实现二者优势互补° 请参见"Improvingelectrochemical properties of lithium iron phosphate by additon of vanadium，，，Yang M R, Ke W, Wu S H. J Power Sources, 2007, 165 =646-650,该文献通过将磷酸铁锂和磷酸钒锂的前驱体均勻混合并煅烧的方法形成一 种体相复合的磷酸铁锂/磷酸钒锂复合电极材料，经过电化学性能测试发现，由于离子导 电性好的磷酸钒锂的加入，使得该磷酸铁锂/磷酸钒锂复合电极材料在高倍率下的比容量 高于单一物相的磷酸铁锂和磷酸钒锂。然而，当将该复合电极材料用于锂电池中时，由于在该体相复合的磷酸铁锂/磷 酸钒锂复合电极材料中，磷酸铁锂和磷酸钒锂均勻分布，使得部分电解液不能与磷酸铁锂 直接接触，从而使得其中的锂离子扩散性能差的磷酸铁锂与电解液接触不充分，使得该磷 酸铁锂/磷酸钒锂复合正极材料中磷酸铁锂的锂离子不容易充分扩散到电解液中，降低了 整个磷酸铁锂/磷酸钒锂复合正极材料的电化学性能。
技术实现思路
有鉴于此，确有必要提供一种磷酸铁锂/磷酸钒锂复合电极材料的制备方法，通 过该制备方法使所获得的磷酸铁锂/磷酸钒锂复合电极材料中磷酸铁锂的锂离子可充分 扩散。一种，其包括以下步骤制备一磷酸钒锂电极材料，其 包括多个磷酸钒锂颗粒；以及在所述磷酸钒锂颗粒的表面包覆一磷酸铁锂电极材料，从而 形成一磷酸铁锂/磷酸钒锂复合电极材料。一种，其包括以下步骤提供一磷酸钒锂电极材料，其 包括多个磷酸钒锂颗粒；提供一铁盐和一磷源，将所述铁盐和磷源溶于一溶剂中，以形成一 混合液；将上述混合液按照100毫升/小时 150毫升/小时的流量连续输入到一反应 器中；调节该混合液的ra值为1.5 5，反应器的温度为25°C 50°C，混合液在反应器中的反应时间为40分钟至2小时，从而形成磷酸铁前驱体颗粒；在一惰性气体的氛围下，在 400°C 700°C的温度范围内加热所述磷酸铁前驱体颗粒2小时 24小时；提供一锂源溶 液和一还原剂，将该锂源溶液、上述磷酸铁前驱体颗粒和还原剂均勻混合，以形成一混合浆 料；将所述磷酸钒锂颗粒均勻分散于所述混合浆料中，使该混合浆料均勻包覆在所述磷酸 钒锂颗粒的表面，之后过滤并干燥该表面包覆有混合浆料的磷酸钒锂颗粒，使该磷酸钒锂 颗粒表面的混合浆料被固化，以形成一复合体；在一惰性气体的氛围中，在500°C 850°C 的温度下加热所述复合体8小时 40个小时，从而形成磷酸铁锂/磷酸钒锂复合电极材 料。相较于现有技术，该获得的磷酸铁锂/磷酸钒锂复合 电极材料中，由于锂离子扩散性能差的磷酸铁锂颗粒层位于“壳层”，从而使该磷酸铁锂/ 磷酸钒锂复合电极材料用于锂电池中时，电解液会与该磷酸铁锂颗粒层中的磷酸铁锂颗粒 充分接触，使其中的锂离子可充分扩散到电解液中，有效提高了整个磷酸铁锂/磷酸钒锂 复合电极材料的电化学性能。附图说明图1为本专利技术实施例提供的磷酸铁锂/磷酸钒锂复合电极材料的结构示意图。图2为本专利技术实施例提供的磷酸铁锂/磷酸钒锂复合电极材料的扫描电镜照片。图3为本专利技术实施例提供的碳掺杂的磷酸铁锂/磷酸钒锂复合电极材料的结构示 意图。图4为分别采用本专利技术实施例提供的磷酸铁锂/磷酸钒锂复合电极材料和钒掺杂 的磷酸铁锂/磷酸钒锂复合电极材料作为正极的电池在0. IC倍率下充放电的比容量测试 曲线图。图5为分别采用本专利技术实施例提供的磷酸铁锂/磷酸钒锂复合电极材料和钒掺杂 的磷酸铁锂/磷酸钒锂复合电极材料作为正极的电池在不同倍率下的比容量_循环测试曲 线图。图6为本专利技术第一实施例提供的磷酸铁锂/磷酸钒锂复合电极材料的制备方法流 程图。图7为本专利技术第一实施例制备的磷酸钒锂电极材料的扫描电镜照片。图8为本专利技术第一实施例制备的磷酸铁前驱体颗粒的扫描电镜照片。图9为本专利技术第一实施例制备的磷酸铁前驱体颗粒的透射电镜照片。图10为本专利技术第一实施例制备的磷酸铁锂电极材料的扫描电镜照片。图11为采用本专利技术第一实施例制备的磷酸铁锂电极材料作为正极的电池在IC倍 率下的比容量_循环测试曲线图。图12至图15为分别采用本专利技术第一实施例制备的磷酸铁锂电极材料和磷酸铁锂 /磷酸钒锂复合电极材料作为正极的电池在不同倍率下的放电比容量测试曲线图。图16为本专利技术第一实施例制备的未掺杂钒的磷酸铁前驱体颗粒的扫描电镜照 片。图17为本专利技术第二实施例制备的钒掺杂的磷酸铁前驱体颗粒的扫描电镜照片。图18为本专利技术第一实施例制备的未掺杂钒的磷酸铁锂电极材料与第二实施例制备的钒掺杂1%、3%和5%的磷酸铁锂电极材料的XRD比较谱图。图19至图22为分别采用本专利技术第二实施例制备的钒掺杂3%的磷酸铁锂电极材 料与钒掺杂3%的磷酸铁锂/磷酸钒锂复合电极材料在不同倍率下的放电比容量测试曲线 图。主要元件符号说明磷酸铁锂/磷酸钒锂复合电极材料 10磷酸铁锂/磷酸钒锂复合颗粒100磷酸钒锂颗粒102磷酸铁锂颗粒层104磷酸铁锂颗粒1042碳10具体实施例方式下面将结合附图及具体实施例对本专利技术提供的及通 过该制备方法所获得的锂电池电极材料作进一步的详细说明。请参阅图1及图2，本专利技术实施例提供一种磷酸铁锂/磷酸钒锂(LiFePO4/ Li2V2(PO4)3)复合电极材料10，其包括多个均勻分布的磷酸铁锂/磷酸钒锂复合颗粒100， 该每个磷酸铁锂/磷酸钒锂复合颗粒100包括一磷酸钒锂(Li3V2 (PO4) 3)颗粒102及均勻包 覆于该磷酸钒锂颗粒102表面的一磷酸铁锂(LiFePO4)颗粒层104。所述每个磷酸铁锂/磷酸钒锂复合颗粒100中，该磷酸钒锂颗粒102的形貌优选 为球形或类球形，直径为1微米 50微米，优选为5微米 20微米，本实施例中，该磷酸钒 锂颗粒102的直径为10微米。所述磷酸铁锂颗粒层104包括多个磷酸铁锂颗粒1042，该每 个磷酸铁锂颗粒1042的形貌优选为球形或类球形，且直径为50纳米 10微米，优选为100 内米 500内米，该磷酸铁锂颗粒1042的尺寸不能太大，太大容易脱落，本实施例中，该磷 酸铁锂颗粒1042的直径为100内米 200内米。该磷酸铁锂/磷酸钒锂复合颗粒100中 磷酸钒锂颗粒102的外表面形成有多个磷酸铁锂颗粒1042，形成一“核壳结构”。在上述每个磷酸铁锂/磷酸钒锂复合颗粒100中，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂电池电极材料的制备方法，其包括以下步骤：提供一磷酸钒锂电极材料，其包括多个磷酸钒锂颗粒；以及在所述磷酸钒锂颗粒的表面包覆一磷酸铁锂电极材料，从而形成一磷酸铁锂／磷酸钒锂复合电极材料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨改，姜长印，高剑，应皆荣，李建军，何向明，
申请(专利权)人：清华大学，鸿富锦精密工业深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]