【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池正极材料，具体涉及一种磷酸铁锂/碳纳米管的工业化合成方法及其应用。
技术介绍
1、锂离子电池作为目前最为成熟的新能源储能设备，因其具有循环寿命长、低温下放电性能好、能量密度大、比容量高、绿色环保性能高等特点，在生活中大规模运用。
2、锂离子电池中正极材料主要是磷酸铁锂(lifepo4)和三元材料(li(nixcoymn1-x-y)o2)，由于三元材料结构稳定性差、镍钴稀有金属的稀缺导致成本提升，安全性能一般等问题限制了其发展。磷酸铁锂因为不含贵重金属成本大幅度下降，并且由于其三维空间网状橄榄石结构，lifepo4在充放电过程中主要是lifepo4和fepo4之间相互转化，体积变化率小，作为锂离子电池正极其安全性和稳定性都得到了保障，另外磷酸铁锂正极循环性能极好，是理想的锂离子电池正极材料之一。然而磷酸铁锂的低能量密度和功率性能严重的阻碍了其进一步发展，磷酸铁锂材料li+活化能在0.3～0.5ev，导致其电导率和li+扩散系数较低，电导率在10-9～10-10s/cm数量级和li+扩散系数在10-15～10-12cm2/s数量级，低的电子导电率和锂离子扩散系数导致磷酸铁锂的性能不佳，需要和其他金属元素掺杂或者碳包覆来改善其低导电性，导致合成具有高导电性的磷酸铁锂过程繁琐、工艺复杂、成本大大提升。
技术实现思路
1、本专利技术的宗旨是，探索一种工业级合成锂离子电池正极磷酸铁锂/碳纳米管的方法，该合成方法步骤简单，原料成本低，所合成的磷酸铁锂/碳纳米管
2、如果能在合成磷酸铁锂的过程之中，通过化学气相沉积技术在磷酸铁锂表面包覆一层致密的碳纳米管，则能够有效提升磷酸铁锂的导电性和利用率，降低锂离子电池成本。
3、为了达到上述目的，本专利技术选用二茂铁作为碳源，在升华成气体后和多温区管式炉高温区中的氢氧化锂和磷酸铁发生反应生成磷酸铁锂/碳纳米管。反应过程中生成的水会在高温下蒸发，并且反应不会伴随着多余副产物的生成，后续只需要将生成的co2回收利用，就可以得到磷酸铁锂/碳纳米管，不会造成环境污染，安全环保。
4、为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是：
5、一种磷酸铁锂/碳纳米管的工业化合成方法，包括以下步骤：
6、(1)称取一定量的氢氧化锂和磷酸铁粉末混合均匀，放置于多温区管式炉的高温区；
7、(2)称取一定量的二茂铁粉末研磨均匀，放置于多温区管式炉的低温区；
8、(3)在多温区管式炉中通入保护气；
9、(4)设置多温区管式炉低温区在合适的温度，确保二茂铁能升华；设置多温区管式炉高温区温度在550-650℃，升温至设置温度后继续保持2-3h；
10、(5)反应完成之后，冷却至室温得到磷酸铁锂/碳纳米管。
11、进一步的，所述氢氧化锂与磷酸铁的摩尔比为1:(1-2)，优选为1:1。
12、进一步的，所述二茂铁与氢氧化锂的摩尔比为(1-2):4。
13、进一步的，所述步骤(4)中多温区管式炉的升温速率控制在5℃/min，设置多温区管式炉低温区温度180-200℃，设置多温区管式炉高温区温度在550-650℃，升温至设置温度后继续保持3h。
14、进一步的，所述步骤(3)中在多温区管式炉中通入氮气作为保护气，氮气的流速为300sccm。
15、本专利技术还公开了上述合成方法得到的磷酸铁锂/碳纳米管在制备锂离子电池正极材料中的应用。
16、与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点和有益效果：
17、1.本专利技术的合成工艺简单，仅通过一步化学气相沉积就能合成碳包覆的磷酸铁锂正极，相比于传统的固相合成和水热合成方法，无需洗涤，干燥等繁琐步骤。
18、2.本专利技术的合成方法中仅需要二茂铁作为碳源，同时，二茂铁分解后也可以作为铁源，不会引入其他杂质元素，提高磷酸铁锂的纯度。
19、3.本专利技术的合成工艺安全环保，以二茂铁作为碳源，分解后仅会生成对环境污染较小的co2，利用相关技术回收co2能够降低成本。相比于其他碳源，例如有机物，其在高温下分解不仅生成碳，还会生成极度危险的h2，安全隐患极大。
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1.一种磷酸铁锂/碳纳米管的工业化合成方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的磷酸铁锂/碳纳米管的工业化合成方法，其特征在于，所述氢氧化锂与磷酸铁的摩尔比为1:(1-2)。
3.根据权利要求1所述的磷酸铁锂/碳纳米管的工业化合成方法，其特征在于，所述二茂铁与氢氧化锂的摩尔比为(1-2):4。
4.根据权利要求1所述的磷酸铁锂/碳纳米管的工业化合成方法，其特征在于，所述(4)中多温区管式炉的升温速率控制在5℃/min，设置多温区管式炉低温区温度180-200℃，设置多温区管式炉高温区温度在550-650℃，升温至设置温度后继续保持3h。
5.根据权利要求1所述的磷酸铁锂/碳纳米管的工业化合成方法，所述(3)中在多温区管式炉中通入氮气作为保护气，氮气的流速为300sccm。
6.权利要求1-5任意一项所述的工业化合成方法得到的磷酸铁锂/碳纳米管在制备锂离子电池正极材料中的应用。
【技术特征摘要】
1.一种磷酸铁锂/碳纳米管的工业化合成方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的磷酸铁锂/碳纳米管的工业化合成方法，其特征在于，所述氢氧化锂与磷酸铁的摩尔比为1:(1-2)。
3.根据权利要求1所述的磷酸铁锂/碳纳米管的工业化合成方法，其特征在于，所述二茂铁与氢氧化锂的摩尔比为(1-2):4。
4.根据权利要求1所述的磷酸铁锂/碳纳米管的工业化合成方法，其特征在于，所述(4)中多温区...
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