[发明专利]磷酸亚铁钛锂正极材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池制造技术领域，尤其是容量高、加工性能好的锂离 子电池正极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子二次电池以其高能量密度、高放电电压、比容量大和自放电率低等 优点迅速在移动电话、笔记本电脑、电动工具以及电动汽车等领域取代了传统 电池。国内研究较多的正极材料主要包括LiCoO2，LiNiO2和LiMn2O4，其中 层状结构的LiCoO2其因电极性能良好，是市场上商品锂离子电池广泛采用的正 极材料，但存在价格高、污染大等缺点；尖晶石结构的LiMn2O4近年来得到广 泛深入的研究，但因其容量偏低，高温下容量衰减严重等问题，应用范围仍受 一定的限制；与结构相似的LiCoO2相比，LiNiO2具有容量高，功率大等优点， 但存在合成困难、热稳定性差等问题，其实用化进程一直较缓慢。铁的资源丰 富，环境友好，价格便宜，因此铁系正极材料越来越受到人们的关注。

在所有铁系材料中最有应用前途的是橄榄石型LiFePO4，其理论容量是 170mAh/g，相对于锂金属负极的稳定放电平台是3.4V左右，原料资源丰富，价 格便宜，无毒，有利于环保，热稳定性好，安全性高，而且采用常规的高温固 相法即可方便制得。LiFePO4存在的主要问题是它的离子和电子导电性能较差， 极片加工性能也有待于进一步改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种容量高、加工性能好的锂离子电池 正极材料。

为解决上述技术问题，本发明提供一种磷酸亚铁钛锂正极材料，分子式为 Li_1.02Ti_0.02Fe_0.96PO₄/C；制备磷酸亚铁钛锂正极材料的原料包括锂源、磷源、钛源、 铁源、氟源和碳源，摩尔比为：锂源中的锂∶磷源中的磷酸根离子∶钛源中的 钛∶铁源中的铁∶氟源中的氟＝0.76∶1∶0.02∶1∶0.2，碳源为锂源、磷源、钛 源、铁源、氟源总重的2.0wt％～4.0wt％。

在此基础上，进一步地：

本发明磷酸亚铁钛锂正极材料的制备原料中，锂源包括Li₂CO₃、LiF、 LiOH·H₂O、LiNO₃和Li₃PO₄中的至少一种；磷源包括NH₄H₂PO₄、LiH₂PO₄、 Li₂HPO₄、Li₃PO₄、(NH₄)₂HPO₄和(NH4)₃PO₄中的至少一种；钛源包括Li₂TiO₃、 TiF₄、TiO、TiO₂、Ti₂O₃中的至少一种；铁源包括FeC₂O₄·2H₂O、FeF₂、FeO、Fe₂O₃、 Fe₃O₄、Fe(NO₃)₂和Fe(NO₃)₃中的至少一种；氟源包括LiF和氢氟酸中的至少一种； 碳源包括碳氢化合物、活性碳、石墨和蔗糖中的至少一种。本发明磷酸亚铁钛 锂正极材料的制备原料中，锂源、磷源、铁源和碳源可以采用现有技术中制备 磷酸亚铁锂正极材料锂源、磷源、铁源和碳源。

本发明所要解决的技术问题是提供一种容量高、加工性能好的锂离子电池 正极材料的制备方法。

为解决该技术问题，本方面提供一种磷酸亚铁钛锂正极材料的制备方法， 包括以下步骤：

a.将锂源、磷源、钛源、铁源、氟源和碳源混合，摩尔比为：锂源中的锂∶ 磷源中的磷酸根离子∶钛源中的钛∶铁源中的铁∶氟源中的氟＝0.76∶1∶ 0.02∶1∶0.2，碳源为锂源、磷源、钛源、铁源、氟源总重的2.0wt％～4.0wt％；