[发明专利]一种锂电池正极材料及锂电池制备方法

说明书

技术领域

    本发明涉及锂电池的制作工艺，尤其涉及一种新型的锂电池正极材料及其包含该正极材料的锂电池制作工艺。

背景技术

     当前，人类正面临着资源估计和生存环境恶化的双重挑战。为此，世界各国正在努力研发新材料，推进低碳生活的新理念，促进人类社会由目前的高能耗、高消耗生活生产方式转向节能型、可循环的可持续发展方式。具体为大力推广清洁能源的应用，如太阳能、风能在发电领域的应用，以及使用混合动力汽车或纯电动汽车代替目前使用汽油的传统汽车。

    清洁能源和新型汽的应用均离不开中大型储能电池和动力电池。在众多储能电池和动力电池中，锂离子二次电池由于具有较高的能量密度和较长的使用寿命，已经逐渐取代传统的镍氢 / 镍镉二次电池，其在新能源汽车、风电储能和太阳能储能等新兴领域拥有巨大发展前景。

    锂离子二次电池包括正极、负极、设置在正极与负极之间的隔膜和电解液。其中，正极包括基体和涂覆在该基体上的涂覆材料，涂覆材料包括正极材料 ( 正极活性物质 )、导电材料和粘结剂。其中，正极材料是锂离子二次电池的关键原材料，由于正极材料在锂离子二次电池中占有较大的重量比，因此正极材料性能决定了电池的体型、安全性和电学性能。

     因此，寻找一种新的锂电池正极材料，以避免现有的正极材料制作高成本、工艺复杂、环境污染大等问题，已经成为业界普遍关注的问题。

发明内容

    有鉴于此，本发明的目的在于提供一种锂电池正极材料及包含该正极材料的锂电池制作方法，该锂电池采用成本低廉、利于制作的材料为正极材料，从而解决锂电池制作工艺中成本昂贵、工艺复杂，且环境污染大等问题。

    根据本发明的目的提出的一种锂电池正极材料，其正极材料采用无水硫酸铁。

    根据本发明的另一目的提出的包含上述正极材料的锂电池制备方法，包括步骤 ：

    1) 制备无水硫酸铁 ；

    2)以上述无水硫酸铁为正极，以金属锂为负极，以1Mol/L的LiPF6/EC+DMC为电解液，组装成扣式电池。

    优选的，所述制备无水硫酸铁包括步骤 ：以三氧化二铁为原材料，按照摩尔比配置硫酸溶液，将三氧化二铁溶解于硫酸溶液中，在强搅拌的条件下缓慢的蒸发溶液水分，得到硫酸铁结晶体，然后将结晶体至于 450 度空气条件下热处理 9 小时，自然冷却到室温。

    优选的，所述制备无水硫酸铁包括步骤 ：以四氧化三铁为原材料，按照摩尔比配置硫酸溶液，将四氧化三铁溶解于硫酸溶液中，在强搅拌的条件下缓慢的蒸发溶液水分，得到硫酸铁结晶体，然后将结晶体至于 450 度空气条件下热处理 9 小时，自然冷却到室温。

    优选的，所述制备无水硫酸铁包括步骤 ：以氢氧化亚铁为原材料，按照摩尔比配置硫酸溶液，将氢氧化亚铁溶解于硫酸溶液中，在强搅拌的条件下缓慢的蒸发溶液水分，使其中的二价铁被氧化成三价铁，得到硫酸铁结晶体，然后将结晶体至于 350 度空气条件下热

处理 21 小时，自然冷却到室温。

    优选的，所述制备无水硫酸铁包括步骤 ：以三氧化二铁为原材料，按照摩尔比配置硫酸溶液，首先将三氧化二铁溶解于硫酸溶液中，然后加入柠檬酸，加入的柠檬酸的质量为硫酸铁质量的 50％，在强搅拌的条件下缓慢的蒸发溶液水分，得到胶状产物，然后将胶状产物至于 450 度氮气条件下热处理 9 小时，随后氧气条件下热处理 3 小时，自然冷却到室温。

    优选的，所述制备无水硫酸铁包括步骤 ：以三氧化二铁为原材料，按照摩尔比配置硫酸溶液，首先将三氧化二铁溶解于硫酸溶液中，然后加入柠檬酸，加入的柠檬酸的质量为硫酸铁产量的 30％，在强搅拌的条件下缓慢的蒸发溶液水分，得到胶状产物，然后将胶状产物至于 400 度氮气条件下热处理 15 小时，随后氧气条件下热处理 3 小时，自然冷却到室温。

    优选的，所述制备无水硫酸铁包括步骤 ：以硫酸铁为原材料，首先将其与乙炔黑充分混合，然后至于 400 度氮气条件下热处理 9 小时，随后氧气条件下热处理 3 小时，自然冷却到室温。

     作为锂离子电池正极使用时，硫酸铁的优势在于 ：

     1 ：价格低，原材料丰富。硫酸铁中所有组成元素都是地球上含量丰富的元素，这一点使其价格很低。

     2 ：环保。硫酸铁中的成份都是日常生活中常见的，对环境没有污染，也不会分解产生对环境有污染的产物。