[发明专利]一种多孔碳插嵌式锂离子电池正极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种多孔碳插嵌式锂离子电池正极材料的制备方法。

背景技术

目前，锂离子电池由于其优良的特性是发展最快的新型电池，锂离子电池具有高比功率和高能量密度，是手提摄影机、电脑、电话等现代电子产品体积日益变小、重量日益变轻的主要技术保证，在大型电池应用方面，锂离子电池是解决汽车尾气污染最理想的动力电源之一。提高锂离子电池能量密度为了满足电动车等市场对锂离子电池的需求，首先要研发新材料，以提升电池能量密度。

正极材料是锂离子电池的关键材料之一，在锂离子电池的三大原料：正、负极和电解液中，正极材料因其比容量、导电率等诸多方面的缺陷而成为了现在锂离子电池发展的主要瓶颈之一。倍受瞩目的橄榄石型的锂离子正极材料LiMPO₄，如磷酸铁锂（LiFePO₄），磷酸锰锂（LiMnPO₄）等，因其具有原料丰富、成产成本低、安全性高、环境友善等特点，已成为海内外锂离子动力电池正极材料研发重点，然而上述锂离子正极材料较差的电子/离子导电率，严重地制约了橄榄石型锂离子正极材料LiMPO₄的发展。

近些年来，人们为了克服这些限制，在颗粒尺寸最小化，掺杂和提高颗粒间电子导电性等方面付出了极大的努力。其中，也构建了多种特性不一的结构比如核壳结构、碳-材料复合体系、微-纳米结构和多孔结构等。在这些结构中多孔结构因为提供了大量接触表面积和三维导电网络而特别引人关注，然而多孔结构中，孔隙较大的系统缺乏稳定性，也降低了装载的活性物质，而空隙较小则因为表面张力而影响电解质渗透。因此，新型的LiMPO₄复合多孔结构的研究对于解决现有多孔结构中存在的问题有着重要的意义与作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种多孔碳插嵌式锂离子电池正极材料的制备方法，通过该方法制备的锂离子电池正极材料来源广泛、环境友好，结构稳定，电化学性能更优越。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种多孔碳插嵌式锂离子电池正极材料的制备方法，所述制备方法包括：

配制0.05M的锂盐，铁盐或锰盐，磷酸盐，以及设定浓度的螯合剂与表面活性剂组成的混合溶胶液，并用硝酸调节该溶胶液的pH至<2；

在搅拌条件下在所得到的溶胶液中加入高表面积的导电碳，得到黑色混合物；

将所述黑色混合物经过蒸发、干燥处理后得到黑色粉末；

将所述黑色粉末在管式炉内于>300°C的温度保温1~10h后，随炉冷却至室温得到黑色前驱体；

将所述黑色前驱体充分球磨后，在管式炉内于>700°C的温度烧结并保温1~50h后，随炉冷却至室温得到正极材料LiMPO₄-C。

所述锂盐为醋酸锂或硝酸锂；所述铁盐为草酸铁或硝酸铁；所述锰盐为醋酸锰或硝酸锰；所述磷酸盐为磷酸二氢铵或磷酸。

所述螯合剂的设定浓度为0~0.3M。

所述表面活性剂的设定含量为0~50ml。

一种锂离子电池，所述锂离子电池的正极材料为按照上述权利要求1-4所述方法制备的多孔碳插嵌式锂离子电池正极材料LiMPO₄-C。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，所述制备方法包括：配制0.05M的锂盐，铁盐或锰盐，磷酸盐，以及设定浓度的螯合剂与表面活性剂组成的混合溶胶液，并用硝酸调节该溶胶液的pH至<2；在搅拌条件下在所得到的溶胶液中加入高表面积的导电碳，得到黑色混合物；将所述黑色混合物经过蒸发、干燥处理后得到黑色粉末；将所述黑色粉末在管式炉内于>300°C的温度保温1～10h后，随炉冷却至室温得到黑色前驱体；将所述黑色前驱体充分球磨后，在管式炉内于>700°C的温度烧结并保温1~50h后，随炉冷却至室温得到正极材料LiMPO₄-C。通过该方法制备的锂离子电池正极材料来源广泛、环境友好，结构稳定，电化学性能更优越。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的多孔碳插嵌式锂离子电池正极材料制备方法流程示意图；

图2为本发明实施例所举实例中具体实验对比所得到的XRD示意图；