[发明专利]一种熔融脂酸中沉积制备LiMPO4/C正极材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术，是一种熔融脂酸中沉积制备LiMPO₄/C正极材料的方法，属于新能源材料领域。 

背景技术

锂离子电池自1991年商品化以来得到迅猛发展，不仅被广泛用于移动电话、摄像机、笔记本电脑等便携式设备，还被列为电动汽车、航天航空、军事设备以及储能装备的候选电池。锂离子电池材料不仅作为材料参与电化学反应，而且还是锂离子的储存库。因此，锂离子电池正极材料研究进展直接制约着锂离子的发展。 

     自1 997年美国Padhi, Goodenough教授等人报道具有橄榄石结构的LiFePO₄可以用作锂离子电池正极材料以后，引起了国际电化学界的注意。与LiCoO₂、LiNiO₂、LiMn₂O₄等正极材料相比，橄榄石结构的LiMP0₄有如下优点：(1)橄榄石结构材料的稳定性和安全性好；(2)LiMPO₄的容量高，理论比容量为170mAh·g^-1，大于LiCoO₂和LiMn₂O₄的实际容量； (3) 橄榄石结构材料体积膨胀小，当电池处于充满电时，正极材料体积收缩6.8％，刚好弥补了碳负极的体积膨胀，循环性能优越。 

橄榄石结构LiMPO₄正极材料虽然具有许多优良的电化学性能，但是它却有着作为电极材料所并应有的致命缺陷—电导率太低。另外锂离子在橄榄石结构的LiMPO₄中扩散系数小，这也是影响其电化学性能的另一个重要的方面。因此，减小材料颗粒尺寸和增大材料的电导率成为人们研究的焦点。目前合成橄榄石结构LiMPO₄正极材料最常见的方法有固相合成法、溶胶-凝胶法、水热合成法、共沉淀法、微波合成法等。其中固相法是最成熟的方法，该方法简单方便，易于操作，该方法所得的产物颗粒大，且能耗大，成本高。溶胶-凝胶法制备得到的材料粒径小且均匀，反应容易控制，设备简单，但是合成周期长，并且还需另加碳源对其进行炭包覆改性，并且原料损耗大，污染大，成本大。共沉淀法具有混合均匀、合成温度低、过程简单、易于大规模生产等优点，但是由于各组分的沉淀速度存在差异，可能会导致组成的偏离和均匀性的丧失。专利CN1208241C公开了采用沉淀法来制备LiFePO₄的方法，工艺上较复杂，成本过高。水热法制备的材料物相均一，粉体粒径较小，过程简单，对设备要求苛刻。 

发明内容

本发明的目的是在针对已有技术和材料的缺点，提供一种制备高性能的LiMPO₄/C材料的方法，所述方法通过选用可溶的锂源、金属M源、磷源可以实现原料间的分子级别的混料，然后在熔融的脂酸中沉积，能够实现反应物的快速沉积，消除了各组分沉淀速度存在差异而导致的成分偏析，同时硬脂酸又是廉价环保的碳源。 

本发明涉及一种熔融脂酸中沉积制备LiMPO₄/C正极材料的方法，工艺步骤如下：一种熔融脂酸中沉积制备LiMPO₄/C正极材料的方法，包括如下步骤：将可溶性性的锂化合物、过渡金属化合物和含磷化合物按比例称取配成溶液，然后以30～90ml/min·kg的速度滴加到熔融的搅拌的脂酸中；蒸发掉剩余的水分后，将脂酸冷却至室温；分离出沉积物，充分研磨粉碎后，在非氧化性气氛的保护下500～800℃热处6～10h得到LiMPO₄/C材料。 

本发明与现有技术相比，具有如下优点： 

1)      硬脂酸廉价环保，可作为材料碳原位包覆的碳源。

2)      选用可溶性的锂源、金属M源、磷源可以实现原料间的分子级别的均匀混合，在熔融沉积能够实现反应物的快速沉积，消除了各组分沉淀速度存在差异而导致混料不均的缺陷。 

3)      该方法工艺简单，缩短了热处理的时间，节约了成本，所得的产品颗粒均匀细小，物相纯度高，电化学性能优良。 

附图说明

图1为本发明实例1与对比例1—1的XRD图谱 

图2为本发明实施例1与对比例1—1的SEM图，其中A为实施例1的SEM，B为对比例1—1的SEM。

具体实施方式