【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池材料制备领域，具体地说是一种梯度包覆的高性能磷酸铁锂复合材料的制备方法。
技术介绍
1、传统制备磷酸铁锂正极材料的原材料一般为草酸亚铁、乙酸亚铁、氧化铁、磷酸铁、磷酸亚铁等，它们一般都是微米级材料，因为磷酸铁锂的半导体特性，致使使用它们合成的材料电化学性能较差，尤其高倍率性和低温性能更差。这是合成磷酸铁锂正极材料的最难点。
2、磷酸铁锂的导电性低，可以通过表面包覆碳或离子掺杂来改善，但li+在磷酸铁锂中的扩散速度慢，使得电池只能适合小电流充放电，在其它条件相同的情况下，原始粒径在1μm-5μm的磷酸铁锂低倍率性能较差，高倍率与低温性能非常差；原始粒径在500nm-1000nm的磷酸铁锂低倍率性能一般，高倍率与低温性能差。
3、目前磷酸铁锂主要采用固相法制备，并在其表面包覆碳并掺杂金属元素以提高材料的克容量，但是材料表面包覆的炭层对锂离子的导电率并没有改善，对其倍率性能和循环性能改善较小；同时二氧化钛为无机化合物，造成其材料的掺杂均匀度及其与电解液的相容性差。而在磷酸铁锂表面包覆多孔锂化合物则可以明显提高大倍率条件下锂离子的导电速率并提高其倍率性能，同时表面多孔结构有利于电解液的吸收和储存提高其材料的长循环性能。综合以上分析，通过在磷酸铁锂表面包覆一层多孔锂盐并掺杂钛化合物一方面可以提高材料的比容量，另一方面利用其多孔结构高比表面的特点提高其材料的吸液保液能力并提高其循环性能。
技术实现思路
1、为了提高磷酸铁锂的比容量及其循环性能以满
2、本专利技术的技术方案是通过以下方式实现的：一种梯度包覆的高性能磷酸铁锂复合材料的制备方法，以重量份计，其特征在于：包括以下步骤：
3、 1）、制备磷酸铁锂前驱体a：将高纯单质铁放入盛有酸液的反应槽，加热（100-150℃）充分反应（20-60小时，ph值3-7），去磁、过滤、去杂得到纯净的亚铁盐溶液（200-400g/l），将亚铁盐溶液（800-1200l）打入氧化釜，同时将溶解好的磷酸盐（40-60kg）与氧化剂（45-65kg）（5-60分钟加完）加入氧化釜，充分反应后压滤清洗去杂质，得到初始纯净的磷酸铁锂前驱体a。
4、2）、调节初始浆料的酸性（ph值1-5）并充分去磁分散，打入反应釜，加温（100-150℃）成型稳固，使初磷酸铁锂前驱体a晶粒成形有序、粒径稳定且饱满并球形化，去磁、过滤、漂洗（电导率50-1000μs，ph值1-5）、烘干（50-200℃真空、微波、远红外干燥）得到纳米球形磷酸铁粉料；
5、3）、将纳米球形磷酸铁与锂盐（铁磷摩尔比0.9-1.1，锂磷摩尔比0.9-1.1）、掺杂离子化合物(占纳米球形磷酸铁粉料的0.1-2%)、碳融合剂(占纳米球形磷酸铁粉料的1-5%)、碳源（占纳米球形磷酸铁粉料的1-20%的水系或溶剂系碳源）加入装有纯水或溶剂的分散釜中充分分散、去磁（1-10小时，转速300-2000转），去磁是使用3000 -35000高斯的磁过滤器或磁过滤器组合去除物料中的单质铁、三价铁杂质；打入球磨组合机去磁干燥（喷雾、微波、远红外真空干燥），放入压片造粒机压片二次造粒，在惰性气氛烧结炉烧结（300-900℃，5-15小时），得到初始纳米球形磷酸铁锂正极材料；
6、4）、将1～10份初始纳米球形磷酸铁锂正极材料添加到500份的有机溶剂中，分散均匀后，添加0.5～2份的有机钛金属化合物，搅拌均匀通入氨气气体调节溶液的ph值为8-11，之后添加80～120份的磷酸铁锂前驱体a，搅拌均匀，喷雾干燥、800℃碳化6h，粉碎分级得到磷酸铁锂复合材料。
7、5）、将1～10份多孔偏铝酸锂气凝胶添加到500份的有机溶剂中，分散均匀后，添加0.5～2份的有机钛金属化合物，搅拌均匀通入氨气气体调节溶液的ph值为8-11，之后添加80～120份的磷酸铁锂前驱体a，搅拌均匀，喷雾干燥、800℃碳化6h，粉碎分级得到梯度包覆的高性能磷酸铁锂复合材料。
8、所述的步骤4）中的有机钛金属化合物为乙二醇钛、钛酸正丁酯、钛酸四异丙酯、钛酸乙酯、钛酸正丁酯、钛酸正丁酯、钛酸乙酯中的一种或一种以上。
9、所述步骤4）的有机溶剂为n-甲基吡咯烷酮、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、四氢呋喃、二甲亚砜、正己烷、正庚烷、环己烷、甲基环己烷、二乙醚、二异丙醚、二丁醚、甲基叔丁基醚、环烷基甲醚、二甲氧基乙烷、二噁烷、甲苯、二甲苯、均三甲苯、氯苯中的任一种。
10、本专利技术有益效果：通过在油性有机溶剂中将有机钛化合物掺杂在磷酸铁锂之间，提高钛掺杂的均匀性及其氧化钛与磷酸铁锂之间的结合力；同时采用有机化合物形成的物质对磷酸铁锂掺杂使其提高磷酸铁锂的干燥难度，降低磷酸铁锂粉体材料中的水分含量，采用目前的油性体系与之后油性包覆液进行匹配，提高其外层的包覆质量。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种梯度包覆的高性能磷酸铁锂复合材料的制备方法，以重量份计，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种梯度包覆的高性能磷酸铁锂复合材料的制备方法，其特征在于：所述的步骤4）中的有机钛金属化合物为乙二醇钛、钛酸正丁酯、钛酸四异丙酯、钛酸乙酯、钛酸正丁酯、钛酸正丁酯、钛酸乙酯中的一种或一种以上。
3.根据权利要求1所述的一种梯度包覆的高性能磷酸铁锂复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤4）的有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、四氢呋喃、二甲亚砜、正己烷、正庚烷、环己烷、甲基环己烷、二乙醚、二异丙醚、二丁醚、甲基叔丁基醚、环烷基甲醚、二甲氧基乙烷、二噁烷、甲苯、二甲苯、均三甲苯、氯苯中的任一种。
【技术特征摘要】
1.一种梯度包覆的高性能磷酸铁锂复合材料的制备方法，以重量份计，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种梯度包覆的高性能磷酸铁锂复合材料的制备方法，其特征在于：所述的步骤4）中的有机钛金属化合物为乙二醇钛、钛酸正丁酯、钛酸四异丙酯、钛酸乙酯、钛酸正丁酯、钛酸正丁酯、钛酸乙酯中的一种或一种以上。
3...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁建民，
申请(专利权)人：江苏乐能电池股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。