[发明专利]纳米磷酸铁空心球锂离子电池及其制备方法

权利要求书

1.一种正极材料为纳米磷酸铁空心球的锂离子电池，包括正、负电极片、电解液和隔膜，其特征在于所述的正极电极片的正极活性材料为纳米级空心球状的磷酸铁，平均粒径大小约150～280 nm。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于：所述的纳米磷酸铁空心球的制备采用低温水热法合成，在含有尿素和十二烷基硫酸钠的水溶液中，加入摩尔比为1:1.0~6.0的六水合硫酸亚铁铵（(NH₄)₂Fe(SO₄)₂·6H₂O）和磷酸（H₃PO₄），其中100ml水中六水合硫酸亚铁铵的物质的量为0.25～0.75 mmol，以尿素为沉淀剂，十二烷基硫酸钠为表面活性剂，60-100 ℃进行水热反应，将产物洗涤、真空干燥，得到纳米磷酸铁空心球。

3.根据权利要求1或2所述的锂离子电池，其特征在于：所述的正极活性材料与乙炔黑、PTFE和溶剂混合后，制成浆料涂布在金属箔片上，制得正极电极片。

4.根据权利要求1或2所述的锂离子电池，其特征在于：所述的锂离子电池以金属锂片为负极片，1 mol/L LiPF₆/EC+DMC(1:1)有机溶液为电解液。

5.一种正极材料为纳米磷酸铁空心球的锂离子电池的制备方法，包括如下步骤：

1）制备纳米磷酸铁空心球：在含有尿素和十二烷基硫酸钠的水溶液中，加入摩尔比为1:1.0~6.0的六水合硫酸亚铁铵（(NH₄)₂Fe(SO₄)₂·6H₂O）和磷酸（H₃PO₄），其中100ml水中六水合硫酸亚铁铵的物质的量为0.25～0.75 mmol，以尿素为沉淀剂，十二烷基硫酸钠为表面活性剂，60-100 ℃进行水热反应，将产物洗涤、真空干燥，得到纳米磷酸铁空心球；

2）制备正极电极片：将步骤1）制得的纳米磷酸铁空心球、乙炔黑、PTFE和溶剂混合，制成均匀浆料，涂布在金属箔片上，制备得到正极片；

3）制备锂离子电池：以步骤2）制得的正极片和金属锂负极片装配成锂离子电池。

6.根据权利要求5所述的锂离子电池的制备方法，其特征在于所述步骤1）中，纳米磷酸铁空心球的制备包括以下步骤：

1-1）在含有尿素和十二烷基硫酸钠的水溶液中，加入摩尔比为1:1.0~6.0的六水合硫酸亚铁铵（(NH₄)₂Fe(SO₄)₂·6H₂O）和磷酸（H₃PO₄），置于超声波中分散均匀，其中100ml水中六水合硫酸亚铁铵的物质的量为0.25～0.75 mmol；以尿素为沉淀剂，质量为六水合硫酸亚铁铵的20~40倍；十二烷基硫酸钠为表面活性剂，质量为六水合硫酸亚铁铵的2~5倍；

1-2）将分散好的溶液置于内衬聚四氟乙烯的不锈钢反应釜中水热反应3~12 h，温度控制在60~100 ℃之间；

1-3）反应结束后冷却至室温，将产物从反应釜中取出，离心后用乙醇和去离子水洗涤3～8次，并在50~100 ℃下真空干燥12~24 h。

7.根据权利要求5所述的锂离子电池的制备方法，其特征在于步骤2）中，所述的金属箔片为金属铝片。

8.根据权利要求5所述的锂离子电池的制备方法，其特征在于所述步骤2）中，所述的溶剂为乙醇。

9.根据权利要求5所述的锂离子电池的制备方法，其特征在于所述步骤2）中，纳米磷酸铁空心球和乙炔黑、PTFE的质量比为75%：15%：10%。

10.根据权利要求5所述的锂离子电池的制备方法，其特征在于步骤3）中，以步骤2）制得的正极片和金属锂负极片，采用含1 mol/L LiPF₆/EC+DMC(1:1)有机溶液为电解液，装配成锂离子电池。