本发明专利技术公开了一种La0.6Sr0.4CoO2.8(LSC)与碳复合包覆锂离子电池正极材料LiFePO4，以C包覆的LiFePO4粉末为基体，再在其表面包覆LSC，形成C和LSC复合包覆LiFePO4；C含量占LiFePO4+C的质量百分比为1～12％；LSC含量占LiFePO4+C+LSC的质量百分比为0.1～10％。制备方法为，将LiFePO4+C粉体和LSC粉体分别称量，分散于酒精中；再将两种悬浮液分别经超声振荡10～60分钟后于室温下搅拌1～10小时；然后将LSC悬浮液一滴滴加入LiFePO4+C悬浮液中，于25～80℃搅拌，使其蒸发至糊状，干燥；在惰性气氛中于200～700℃热处理1～10小时，再研磨、过筛，得到LiFePO4+C+LSC目标粉体。本发明专利技术提高了LiFePO4活性物质的离子电导率和电子电导率，提高了正极材料的放电容量；阻止LiFePO4颗粒与电解液的直接接触，减少了电解液对活性物质的腐蚀，改善了循环性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术是关于锂离子电池的，特别涉及一种钴酸锶镧(IAl6Srci.4Co02.8，简写为 LSC)与碳(C)复合包覆LiFePO4W锂离子电池正极材料及制备方法。
技术介绍
在电子数码产品等不要求锂离子电池具有很大容量的场合，锂离子电池已经形成了很大的生产规模。但便携式电动工具、电动汽车等需要的大容量、高功率的锂离子电池尚处于研究开发阶段。其中LWePO4(磷酸铁锂)材料具有原料资源丰富、容量高、充放电平台稳定、无毒、环境友好、热稳定性好、安全性高等优点，因此成为最有潜力的新一代锂离子电池正极材料。但是LWePO4M料存在一个致命的缺点就是电导率较低，其原因来自两个方面一是颗粒之间的电子电导率较低，二是颗粒内部锂离子嵌入和脱出的扩散速率较低，造成离子电导率较低。这使得电池在大电流充放电时容量衰减迅速，高倍率性能差。由于锂离子电池在使用过程中，LiFePO4颗粒往往直接与电解液接触，导致其不断受到侵蚀而使性能逐渐变差。针对Lii^ePO4材料存在的问题，国内外主要采用改善颗粒间导电性、提高LiFePO4 颗粒内部本征导电能力、优化合成工艺细化晶粒等改性方法。改善颗粒间导电性主要通过包覆导电材料来实现，如包覆碳, Electrochimica Acta，2010，55 :1034-1041]、金属, PowderTechnology, 2008,181 :301-306]、合金, Electrochemical and Solid-State Letters, 2009,12(11) :H399_H401]、导电金属氧化物, Journal of Power Sources,2011,196 5623-5630]、导电聚合物, Journal of Power Sources, 2010,195 :5351-5359]、碳纳米管, Journal of Power Sources,2008, 184 :522-526]以及石墨烯, Journal of Materials Chemistry, 2010, 20 :9644-9650]；提高颗粒内部本征导电能力主要通过离子掺杂来实现，如 Cl 惨杂, Journal of Power Sources,2010,195 3680-3683]；细化晶粒主要通过降低合成温度，采用共沉淀、溶胶_凝胶等液相合成法等途径来实现。 目前研究最成熟的包覆手段是碳包覆，碳的包覆不仅使材料的电子电导率得到提高，同时也能细化晶粒。但是，单纯的碳包覆很难在LiFePO4颗粒表面生成连续、均勻、完整的包覆层。且碳包覆量不宜过大，它会降低正极材料的振实密度，从而降低电池的能量密度，应尽量降低碳的含量。包覆金属效果很好，但是工艺复杂，价格昂贵。一些学者采用导电聚合物与碳复合包覆LiFePO4的方法实现改性取得不错效果，Boyano等采用聚吡咯 (polypyrrole)与碳复合包覆Lii^ePO4材料，取得较好的电化学性能, Journal of Power Sources, 2010,195 :5351-5359]。Jin等人采用在LiFePO4表面包覆碳与导电金属氧化物V2O3的方法来实现改性，采用球磨与固相法相结合在LiFePO4表面形成碳与V2O3原位包覆，取得了较好电化学性能, Journal of Power Sources，2011，196 :5623-5630]。近来有学者采用碳纳米管, Journal of Power Sources，2008，184 :522-526]或石墨烯, Journal of Materials Chemistry，2010，20 :9644-9650]作为导电添加剂直接与LWePO4复合，改善了正极材料高倍率电化学性能。碳纳米管或石墨烯作为导电添加剂改变了传统导电添加剂与LiFePO4颗粒点-点接触的情况，而成为点-线或者点-面接触，再加上纳米管或石墨烯由于其结晶性完整，自身具有非常好的导电性，所以其添加量不需太多就可实现良好的效果。由于导电添加剂添加量降低，也使得正极材料能量密度提高。然而由于碳纳米管或石墨烯价格昂贵，该方法在大规模应用上存在困难。中国专利技术专利报道了采用酒精悬浮液法与球磨法制备金属氧化物锰酸锶镧(LSM)与碳复合包覆LiFePO4材料，取得较好效果，其中LSM室温下块体电导率大于lOOScm—1。本专利技术在此基础上做了进一步发展，采用导电性更高的金属氧化物LSC(室温下块体电导率约为 3000Scm_1)制备LSC与碳复合包覆Lii^ePO4材料。
技术实现思路
本专利技术的目的，是克服现有碳包覆Lii^ePO4正极材料高倍率充放电性能差的缺点， 提供一种对锂离子电池正极LWePO4材料进行LSC与碳复合包覆、具有优良电化学性能 (特别是高倍率电化学性能)的锂离子电池正极材料。本专利技术选用固体氧化物燃料电池阴极材料LSC作为包覆物，该材料在金属氧化物中具有高的电导率，用它对Lii^ePO4材料进行碳-金属氧化物复合包覆，采用酒精悬浮液法实现LSC与碳复合包覆LiFeP04。因为LSC具有较高的导电性，可以修复C的不连续导电层，增强粉末的电导率，还使得LSC/Lii^P04界面的电极反应动力学过程相对于CzliFePO4界面更为迅速，因此该方法能明显提高正极材料的电化学性能，特别是高倍率电化学性能。 此外，正极材料表面的C和LSC复合包覆还阻止了 LiFePO4颗粒与电解液的直接接触，降低了锂离子正极材料被电解液的腐蚀，提高了电池的循环特性。本专利技术通过如下技术方案予以实现。一种钴酸锶镧与碳复合包覆磷酸亚铁锂的锂离子电池正极材料，所述钴酸锶镧即 LaQ.6SrQ.4CO02.8，简写为LSC，所述磷酸亚铁锂即Lii^ePO4,其特征在于，以C包覆的Lii^ePO4粉末为基体，再在其表面包覆LSC，形成C和LSC复合包覆Lii^ePO4 ；C含量占LiFeP04+C的质量百分比为1 12%，其余为LiFePO4 ；LSC含量占LiFeP04+C+LSC的质量百分比为0. 1 10%,其余为 LiFeP04+C。LSC与碳复合包覆LiFePO4的锂离子电池正极材料的制备方法，其步骤为将 LiFeP04+C粉体和LSC粉体分别按照比例称量，分别分散于酒精中，LiFeP04+C悬浮液质量浓度为0. 1 30%，LSC悬浮液质量浓度0. 05 20% ；再将两种悬浮液分别经超声振荡 10 60分钟后于室温下搅拌1 10小时；然后将LSC悬浮液一滴滴加入LiFeP04+C悬浮液中，于25 80°C搅拌，使悬浮液蒸发至成为糊状，干燥；在惰性气氛中于200 700°C热处理1 10小时，再研磨、过筛，得到LiFeP04+C+LSC目标粉体。所述的LiFeP04+C粉体，分别采用碳热还原法、溶胶凝胶法或者微波合成法来制备。所述所述的LSC粉体，分别采用甘氨酸燃烧法或者溶胶凝胶法来制备。本专利技术的有益效果是，通过对锂离子电池正极Lii^ePO4材料进行LSC与碳复合包覆。纳米LSC颗粒修复了 LiFePO4表面的不完整碳包覆导电层，还起到如下两方面的作用(1)提高了LiFePO4活性物质的离子电导率和电子电导率，提高了正极材料的放电容量本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郭瑞松，曹建梅，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：
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