[发明专利]一种锂离子电池正极材料的制备方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种锂离子电池正极材料制备方法，属于能源材料及新材料制备技术领域。

二、技术背景

锂离子电池是目前发展最快亦最受重视的新型高能蓄电池，作为可再充式电源的首选对象，锂离子电池不仅广泛应用于移动电话、笔记本电脑、摄像机、数码相机等便携式电子产品，在储能、通讯、航天等各领域也具有广阔的应用前景。但是，目前锂离子电池以小容量、低功率为主，为减少环境污染而提出的使用电动汽车的迫切要求，急需开发大容量、高功率、高安全性低成本的锂离子电池。

正极材料是锂离子电池的重要组成部分。已商业化的LiCoO₂及其衍生物依靠合成简单、容量较高、充放电较平稳等优点依然占据着小型锂离子电池市场，但是钴资源短缺、价格较高、有剧毒、材料热稳定性较差、存在着安全问题，这些问题均使得钴酸锂材料难以成为大型锂电池正极材料的选择。而一直处于实验研究中LiNiO₂除了存在安全隐患以外，它还有着合成困难、储存时有副反应、放电电位较低等缺点。LiMn₂O₄尽管在安全性能方面较二者稍好，但由于其在充放电过程中容量衰减较快，尤其是在高温条件下，这个缺点使其用于大型锂离子电池受到一定的阻碍。当今社会更加注重安全、环保等要求，LiFePO₄以其得天独厚的优势展示在人们面前，LiFePO₄具有橄榄石结构，理论容量为170mAh/g，放电平台为3.4V(vs.Li/Li⁺)，它具有资源丰富、价格低廉、环保无毒、良好的循环性能、优异的安全性能等特性，可望成为大容量、高功率锂离子电池首选的正极材料。

然而，LiFePO4正极材料有低电子导电率(10^-10S/cm)和Li⁺穿过两相界面缓慢离子扩散的缺点，导致其倍率容量差。这大大限制了LiFePO₄正极材料在实际锂离子电池中的应用。要将LiFePO₄产业化，进而应用于大功率的动力型锂离子电池，必须对LiFePO₄进行改性。改性方向的研究应致力于提高LiFePO₄材料的电子传导性和离子传导性。

三、发明内容：

针对以上技术的不足，本发明的目的在于提供一种能有效提高LiFePO₄材料的电子传导性和离子传导性的制备方法，该方法制备的产品颗粒尺寸小、导电性能好，同时原材料廉价易得，成本低，实现该材料在动力电池中的实际应用。为实现上述技术目的，本发明采用以下技术方案：

一种锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：1)将Fe₂O₃、LiOH.H₂O、NH₄H₂PO₄按LiFePO₄化学计量比混合，添加质量分数20％的聚乙烯，于球磨机中研磨1h，干燥后于氮气保护气氛下450～700℃下煅烧10小时，冷却到室温得到LiFePO₄材料；

2)利用液相化学还原法制备具有不同粒径大小的纳米银粒子，纳米银粒子尺寸在10-80nm。

3)将步骤2)制得纳米银粒子以0.1％～1％得比例同步骤1)制得LiFePO₄材料混合，在氩气保护气氛下球磨10小时获得纳米银包覆的LiFePO₄产品。

本发明还提供另外一种锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：

1)将铁源、锂源、磷源按LiFePO₄化学计量比混合，添加质量分数20％的还原剂，于球磨机中研磨1h，干燥后于氮气保护气氛下450～700℃下煅烧10小时，冷却到室温得到LiFePO₄材料；

2)利用液相化学还原法制备具有不同粒径大小的纳米银粒子，纳米银粒子尺、寸在10-80nm。

3)将步骤2)制得纳米银粒子以0.1％～1％得比例同步骤1)制得LiFePO₄材料混合，在氩气保护气氛下球磨10小时获得纳米银包覆的LiFePO₄产品。