[发明专利]稀土锂铁磷化合物的制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种锂离子二次电池正极材料，特别涉及用做锂离子电池正极材料的稀土锂铁磷化合物的制备方法。

背景技术：

目前，大规模商业化应用的锂电池正极材料主要为LiCoO₂、LiMn₂O₄、LiCo_1/3Ni_1/3Mn_1/3O₂。由于钴资源稀缺，价格昂贵，使LiCoO₂在大容量电池上的应用受到限制；LiMn₂O₄价格低廉，但其高温循环性能差，高功率放电条件下会大大缩短电池的使用寿命；而LiCo_1/3Ni_1/3Mn_1/3O₂三元材料的倍率性能较差，也不能满足动力电池的要求。因此，如何研究开发出一种能用于大容量，高功率的锂离子电池正极材料成为当前的热点。在对正交橄榄石结构的LiFePO₄材料的研究中发现，该材料集中了LiCoO₂、LiMn₂O₄、LiCo_1/3Ni_1/3Mn_1/3O₂等优点，价格低廉，工作电压适中，放电平稳，比容量高，结构稳定，安全性能和循环寿命极佳，储存性能优和对环境友好等特点，是一种真正的绿色能源。但是，磷酸铁锂也有其自身的缺点，如锂离子在磷酸铁锂中扩散困难以及本身的电导率很低等，这些因素都影响着磷酸铁锂的大倍率放电和低温放电性能，从而大大制约了其在电动工具和电动汽车领域的应用。

发明内容：

本发明的目的是提供一种稀土锂铁磷化合物的制备方法，使用该种方法可显著提高所制备的稀土锂铁磷化合物的电子导电率、优异的倍率性能及低温放电性能。实现本发明目的的技术方案是，稀土锂铁磷化合物的制备方法，其特征在有以下步骤：(1).将锂源、铁源、磷源和稀土源按锂：铁：磷：稀土元素的摩尔比为1：0.9-0.99：1：0.01-0.1配料置于球磨机中研磨0.1-10小时得到前驱体，(2).将前驱体置于高温炉中，在保护气氛中烧结，烧结温度为400-1000℃，热处理时间为2-30小时，(3).将上述步骤﹙2﹚的烧结产物置于球磨机中进行破碎研磨0.1-10小时，制成稀土锂铁磷化合物。所述锂源为碳酸锂或磷酸二氢锂，所述铁源为草酸亚铁、磷酸亚铁和氧化铁的一种或两种以上混合物，所说磷源为正磷酸铁、磷酸一铵和磷酸二氢锂中的一种或两种以上的混合物，所述稀土源为钪、钇、镧系元素的氧化物和硝酸化合物中的一种或二种以上的化合物。本发明与现有技术比较具有所制备的产物的导电性能及高温循环性能好的显著优点。

具体实施方式：

将锂源、铁源、磷酸源和稀土源，经机械混合，进行烧结热处理后得到烧结后产物，将烧结产物进行破碎处理得到本发明的目标产物稀土锂铁磷化合物。

本发明以下实例：

【实施例1】LiY_0.01Fe_0.99PO₄

﹙1﹚. 将磷酸锂、草酸亚铁和磷酸一铵硝酸钇以Li：Y：Fe：P摩尔比为1：0.01：0.99：1混合在一起，在球磨机中研磨10小时得到前驱体。

﹙2﹚. 将前驱体置于高温炉中，在氮气气氛中进行烧结处理，烧结温度为400℃，热处理时间为30小时，得到烧结后产物。

﹙3﹚. 将烧结后产物置于球磨机中，研磨10小时，进行破碎，得到本发明的产物LiY_0.01Fe_0.99PO₄。

【实施例2】LiLa_0.05Fe_0.95PO₄

1. 将磷酸二氢锂、草酸亚铁和硝酸镧以Li：La：Fe：P摩尔比为1：0.05：0.95：1混合在一起，于球磨机中研磨8小时得到前驱体。

2. 将前驱体置于高温炉中，在氩气气氛中进行烧结处理，烧结温度为600℃，热处理时间为24小时，得到烧结后产物。

3. 将烧结后产物置于球磨机中，研磨8小时，进行破碎，得到本发明的产物LiLa_0.05Fe_0.95PO₄。