[发明专利]碳涂敷磷酸铁锂纳米粉末的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及碳涂敷磷酸铁锂纳米粉末的制备方法。

背景技术

随着对移动设备的技术开发与需求的增加，对作为能源的二次电池的需求也正急剧增加。在这种二次电池中，能量密度和电压高、循环寿命长、自放电率低的锂二次电池被商用化，并被广为利用。

现有的锂二次电池使用含锂的钴氧化物(LiCoO₂)作为正极活性物质的主要成分，但由于上述含锂的钴氧化物的安全性低、价格昂贵，因而存在难以批量生产锂二次电池的问题。

最近，与锂相比，具有3.5V的电压、3.6g/cm³的高容积密度、170mAh/g的理论容量，且与钴相比，不仅高温安全性优良，而且价格低廉的磷酸铁锂(LiFePO₄)化合物作为锂二次电池的正极活性物质正受到瞩目。

作为上述磷酸铁锂化合物的制备方法，众所周知的有固相法或水热合成法及超临界水法等液相法，最近正在研发以乙二醇或二乙二醇等非水溶液作为反应溶剂的醇热法(glycothermal)。在上述水热合成法及超临界水法的情况下，由于在制备磷酸铁锂纳米粉末时在高温/高压条件下进行反应，因而存在安全性问题，而根据上述醇热法来制备的磷酸铁锂纳米粉末具有难以控制粒子大小及粒度分布的问题。

另一方面，与包含锂的其他的正极活性物质相比，上述磷酸铁锂存在导电度相对低的问题。详细地，与锂钴氧化物(LiCoO₂)的导电度为10^-4S/cm、锂锰氧化物(LiMn₂O₄)的导电度为10^-5S/cm相比，磷酸铁锂的导电度为10^-9S/cm，小10000倍以上，因而，为了补充这种磷酸铁锂材料本身的低导电度，应将正极材料粒子制成纳米大小的粒子，并且，为了提高导电度，有必要在正极材料粒子表面形成导电度高的导电层。

发明内容

要解决的技术问题

为了解决如上所述的问题，本发明提供使用新反应溶剂，通过在短时间内制备出作为磷酸铁锂纳米粉末前体的纳米种子粒子之后，对上述粒子进行热处理的简单的两个步骤的工序，能够制成既使粒子大小及粒度分布得到控制，又在粒子上形成有碳涂敷层的磷酸铁锂纳米粉末的方法。

解决技术问题的手段

本发明的用于实现上述目的的一实施例提供碳涂敷磷酸铁锂纳米粉末的制备方法，上述方法包括：步骤(a)，在甘油(glycerol)溶剂中放入锂前体、铁前体及磷前体来制备混合溶液；步骤(b)，向反应器内投入上述混合溶液并使其进行反应来制备非晶质的磷酸铁锂纳米种子(seeds)；以及步骤(c)，对所制备的上述磷酸铁锂纳米种子进行热处理来制备粒子的一部分表面或整个表面涂敷有碳的磷酸铁锂纳米粉末。

并且，本发明的一实施例提供通过上述方法来制备的碳涂敷磷酸铁锂纳米粉末及包含它的正极活性物质。

并且，本发明的一实施例提供包含上述正极活性物质的正极及包含上述正极的锂二次电池。

发明的效果

根据本发明的碳涂敷磷酸铁锂纳米粉末的制备方法，通过两个步骤的简单工序，能够在短时间内制备既使粒子大小及粒度分布得到控制，又在粒子上形成有碳涂敷层的磷酸铁锂纳米粉末。

以如上所述的方式制备的包含磷酸铁锂纳米粉末作为正极活性物质的锂二次电池在容量及稳定性方面优良。

附图说明

图1表示根据本发明一实施例来制备的作为磷酸铁锂纳米粉末的前体的磷酸铁锂纳米种子的X射线衍射(XRD)图谱(实施例1)。

图2表示根据本发明一实施例来制备的作为磷酸铁锂纳米粉末的前体的磷酸铁锂纳米种子的电子显微镜(SEM)照片(实施例1)。

图3表示根据本发明一实施例，通过改变热处理温度来制备的碳涂敷磷酸铁锂纳米粉末的X射线衍射(XRD)图谱(实施例1a及1b)。

图4为表示根据本发明一实施例，通过改变热处理温度来制备的碳涂敷磷酸铁锂纳米粉末的电子显微镜(SEM)照片(实施例1a及1b)。

图5表示根据本发明的比较例1来制备的磷酸铁锂纳米粉末的电子显微镜(SEM)照片(比较例1)。

具体实施方式

以下，对本发明进行更详细的说明。

本发明在制备磷酸铁锂纳米粉末过程中，通过首先制备磷酸铁锂纳米种子粒子后，再对上述纳米种子粒子进行热处理的两个步骤的简单工序，能够制备出既使纳米粒子及粒度分布得到控制，又在粒子上形成有碳涂敷层的磷酸铁锂纳米粉末。