[发明专利]三维结构泡沫金属/磷酸铁锂一体电极、其制备方法及以其为正极极片的锂离子电池

权利要求书

1.三维结构泡沫金属/磷酸铁锂一体电极，其特征在于三维结构泡沫金属/磷酸铁锂一体电极是以泡沫金属为支撑体和集流体，纳米磷酸铁锂颗粒在泡沫金属表面原位生成并固定于泡沫金属的骨架表面得到的；其中，泡沫金属是经滚压处理后的厚度为300μm～1000μm的三维泡沫金属；所述的纳米磷酸铁锂颗粒在泡沫金属表面原位生成并固定于泡沫金属的骨架表面是通过以下操作实现的：通过将三价铁盐、磷源化合物、锂源化合物、有机小分子碳源和去离子水利用流变相法得到的流变体渗入至泡沫金属的空隙中得到三维前躯体，再将三维前躯体烧结，实现纳米磷酸铁锂颗粒在泡沫金属表面原位生成并固定于泡沫金属的骨架表面，其中，三价铁盐中的Fe与磷源化合物中的P的摩尔比为1∶1，锂源化合物中的Li与磷源化合物中的P的摩尔比为1～1.1∶1，有机小分子碳源与磷酸铁锂理论产量的质量比为0.4～0.8∶1。

2.根据权利要求1所述的三维结构泡沫金属/磷酸铁锂一体电极，其特征在于所述的泡沫金属是经滚压处理后的厚度为600μm～1000μm的三维泡沫金属。

3.根据权利要求1或2所述的三维结构泡沫金属/磷酸铁锂一体电极，其特征在于所述泡沫金属为泡沫镍或泡沫铝。

4.根据权利要求1或2所述的三维结构泡沫金属/磷酸铁锂一体电极，其特征在于所述的三价铁盐为硝酸铁和/或氯化铁，所述磷源化合物为磷酸二氢铵和/或磷酸氢二铵，所述锂源化合物为硝酸锂、碳酸锂和氢氧化锂中的一种或其中几种混合物，所述有机小分子碳源为蔗糖和/或葡萄糖。

5.如权利要求1所述的三维结构泡沫金属/磷酸铁锂一体电极的制备方法，其特征在于三维结构泡沫金属/磷酸铁锂一体电极的制备方法是通过以下步骤实现的：一、将泡沫金属进行滚压处理至厚度为300μm～1000μm，然后在酒精中超声清洗，再干燥；二、按三价铁盐中的Fe与磷源化合物中的P的摩尔比为1∶1，锂源化合物中的Li与磷源化合物中的P的摩尔比为1～1.1∶1，有机小分子碳源与磷酸铁锂理论产量的质量比为0.4～0.8∶1的比例称取三价铁盐、锂源化合物、磷源化合物和有机小分子碳源，然后将称取的三价铁盐、锂源化合物、磷源化合物和有机小分子碳源混合得混合物，再向混合物中加入去离子水，超声波搅拌2～4小时得到真溶液，然后将真溶液置于置于50～100℃的温度下搅拌形成流变体，其中，去离子水质量是混合物质量的5～10倍；三、将步骤一处理后的泡沫金属浸入到步骤二得到的流变体中，然后干燥至恒重后将泡沫金属取出，得三维前躯体；四、将步骤三得到的三维前躯体置于惰性气体或者还原性气体保护气氛炉中，在200℃～300℃的温度下预分解2～4小时，然后升温至550℃～650℃，保温煅烧5～12小时，再冷却至室温，得三维结构泡沫金属/磷酸铁锂一体电极。

6.根据权利要求5所述的三维结构泡沫金属/磷酸铁锂一体电极的制备方法，其特征在于步骤一中泡沫金属为泡沫镍或泡沫铝。

7.根据权利要求5或6所述的三维结构泡沫金属/磷酸铁锂一体电极的制备方法，其特征在于步骤二中所述的三价铁盐为硝酸铁和/或氯化铁，所述磷源化合物为磷酸二氢铵和/或磷酸氢二铵，所述锂源化合物为硝酸锂、碳酸锂和氢氧化锂中的一种或其中几种混合物，所述有机小分子碳源为蔗糖和/或葡萄糖。

8.根据权利要求5或6所述的三维结构泡沫金属/磷酸铁锂一体电极的制备方法，其特征在于步骤三中将步骤一处理后的泡沫金属浸入到步骤二得到的流变体中，然后在真空度为-0.5兆帕、温度为110℃的条件下干燥至恒重后将泡沫金属取出，得三维前躯体。

9.根据权利要求5或6所述的三维结构泡沫金属/磷酸铁锂一体电极的制备方法，其特征在于步骤四中将步骤三得到的三维前躯体置于惰性气体或者还原性气体保护气氛炉中，在260℃的温度下预分解2小时，然后升温至600℃，保温煅烧10小时。

10.以如权利要求1所述的三维结构泡沫金属/磷酸铁锂一体电极为正极极片的锂离子电池，包括正极片、负极片、隔离膜和铝塑复合膜，所述隔离膜位于正极片和负极片之间，铝塑复合膜包裹在正极片、负极片和隔离膜的外周，其特征在于正极片为三维结构泡沫金属/磷酸铁锂一体电极。