[发明专利]降低碳包覆磷酸铁锂在大电流密度下电极极化的方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，特别是涉及一种降低碳包覆磷酸铁锂正极材料在大电流密度下电极极化的方法。

背景技术

磷酸铁锂作为一种新型锂电池正极材料具有原料来源广泛、热稳定性高，环境友好无污染等特点，备受锂电界的关注，尤其随着近来电动汽车取代化石能源步伐的迈进，迫切需要寻求一种高安全性，高功率，高能量密度和价格低廉的锂电池，那么磷酸铁锂以其独特优势具有很大的开发潜力。但鉴于结构自身限制，其电子导电率和锂离子在电极材料和固液界面间的迁移速度成为制约该材料商业化应用的一大难题，因此，着力于提高磷酸铁锂电子和离子导电率成为研究的热点方向。其中表面碳层包覆为一种有效手段，但传统液相包覆方法即将磷酸铁锂于水体中机械搅拌分散后，加入碳源并高温烧结易形成表面非均匀碳层包覆的磷酸铁锂材料，易造成较严重的电极极化现象。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种能够降低碳包覆磷酸铁锂正极材料在大电流密度下电极极化的方法。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

本发明公开了一种降低碳包覆磷酸铁锂正极材料在大电流密度下电极极化的方法，所述方法包括，在制备碳包覆磷酸铁锂过程中，将LiFePO4粉体加入含有包覆碳源的溶液中，超声搅拌，使LiFePO4粉体充分分散、表面进行均匀的碳包覆。

所述超声搅拌的频率为20000～40000HZ，优选为30000HZ。

所述超声搅拌同时结合磁力搅拌。

所述搅拌时间为20分钟～50分钟。

在本发明具体的实施方式中，所述制备碳包覆磷酸铁锂过程还包括，向搅拌反应器中同时滴入化学计量比的FeSO₄和H₃PO₄溶液，并用NH₃.H₂O调pH值为6.0～6.5，之后在室温下继续搅拌8～12h后得到磷酸亚铁沉淀；沉淀干燥后，将化学计量比的LiOH溶液和H₃PO₄溶液与固相磷酸亚铁粉体充分搅拌8～12h后，液固分离，所得磷酸亚铁与磷酸锂混合物转置于箱式气氛炉中焙烧，升温速率3～7℃/min，气氛为H₂+N₂，H₂与N₂的体积比为0.5～1.5∶10，在400～700℃保温3～7h，制得LiFePO₄粉体。

由于采用了以上技术方案，使本发明具备的有益效果在于：

本发明采用在正极材料的制备过程中，利用超声搅拌法合成表面均匀碳包覆的新型磷酸铁锂正极材料，该方法分散效果好，磷酸铁锂基体材料颗粒聚合能得到有效缓解，稳定性增强，从而能够在很大程度上改善了机械搅拌法中碳层非均匀包覆现象，有效降低了大电流密度时电极的极化。本发明的方法简便易行，便于工业推广。

附图说明

图1为本发明实施例两种方法合成碳包覆磷酸铁锂在0.1C电流密度下的充放电曲线。

图2为本发明实施例两种方法合成碳包覆磷酸铁锂在0.5C电流密度下的充放电曲线。

具体实施方式

本发明涉及一种新型碳包覆磷酸铁锂正极材料的合成思路，尤其涉及超声搅拌在合成中的应用，所形成的表面均匀碳包覆层能有效降低大电流密度下电极的极化现象。

本发明从合成工艺入手，采用超声分散和机械搅拌相结合的合成方法。该方法分散效果好，磷酸铁锂基体材料颗粒聚合能得到有效缓解，稳定性增强，从而得到一种表面均匀碳包覆的磷酸铁锂正极材料。

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例1

LiFePO4粉体的合成

向搅拌反应器中同时滴入化学计量比的FeSO4和H3PO4溶液，并用NH3.H2O调pH值为6.0～6.5，之后在室温下继续搅拌10h后得到磷酸亚铁沉淀；沉淀干燥后，将化学计量比的LiOH溶液和H3PO4溶液与固相磷酸亚铁粉体充分搅拌10h后，液固分离，所得磷酸亚铁与磷酸锂混合物转置于箱式气氛炉中焙烧，升温速率5℃/min，气氛为H2+N2(H2与N2的体积比为1∶10)，在400～700℃保温5h，制得LiFePO4粉体。

碳包覆LiFeP04的合成

1)常规搅拌法