[发明专利]电池复合材料及其前驱物的制备方法

说明书

一种电池复合材料的制备方法，至少包括步骤：提供铁化合物、磷酸、锰化合物、锂化合物及碳源；将铁化合物与去离子水混合搅拌，再加入磷酸并进行搅拌，以形成第一磷酸溶液，于第一磷酸溶液中加入第一定量的该锰化合物，使该锰化合物与该第一磷酸溶液持续反应一第一时间，以形成该第一生成物溶液；以至少该第一生成物溶液、碳源及锂化合物进行反应，以生成前驱物；以及对前驱物进行热处理，以生成电池复合材料，化学式为LiFe_xMn_1‑xPO₄，其中x>0，其可避免成品粉末于热处理过程中发生团聚效应，进而提高电池电性表现。

技术领域

本发明关于一种制备方法，尤指一种电池复合材料的制备方法。

背景技术

随着科技的快速发展，大量的电子产品孕育而生，而为提升使用上的便利性，许多电子产品均朝轻巧、可携带的方向发展。例如，可携式消费性电子产品、可携式测量仪器、可携式医疗器材、电动脚踏车及电动手工具等领域，皆需要使用可携式能源，作为其驱动的来源。在可携式能源中，以电池最具安全、轻巧且方便等特性而广为大众使用。

此外，随着永续发展及环境保护等观念的提倡，电动汽机车亦被视为可减少空气污染及解决石油短缺而受到重视。由于现行电动车主要仰赖充电电池作为能源供给，故提高电池电性及循环寿命亦成为该领域目前着重的课题之一。

现行众多的电池当中，以锂离子电池较具发展潜力，其包括高体积比电容、可重复充电且循环充放良好等特性而逐渐成为市场主流。其中，又以磷酸锂铁作为正极材料的锂离子电池最受瞩目。以磷酸锂铁(LiFePO₄，简称LFP)作为正极材料的电池具有大电流、循环寿命长、抗氧化、抗酸蚀等优点，且于充放电的过程中不会释放出氧气，没有爆炸的风险存在，故被认为是极具发展潜力的锂离子电池正极材料之一。

然而，现有制备磷酸锂铁化合物的方法，于热处理过程中，磷酸锂铁粒子之间易发生团聚效应，造成磷酸锂铁粉末的粒径增大，导致电池电性下降。因此，如何发展一种可提高电池电性的正极材料的制备方法，实为目前有待解决的重要课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电池复合材料的制备方法，通过锰源扩散进入铁源的方式，避免成品粉末之间于热处理过程中发生团聚效应，以解决现有制备磷酸锂铁化合物的过程中，因成品粉末粒径增大导致电性下降的缺点。

本发明的另一目的在于提供一种电池复合材料的制备方法，通过锰源扩散进入铁源的方式，使锰原子环绕并包覆铁原子，有助反应的进行，且可避免成品粉末于热处理过程中发生团聚效应，进而达到提高电池电性表现的优点。

本发明的又一目的在于提供一种电池复合材料的制备方法，通过铁源粒径的选择以及锰源比例的配置，以根据实际需求制备出具有理想电性表现的电池复合材料。

为达上述目的，本发明的一较广实施方式为提供一种电池复合材料的制备方法，至少包括步骤：(a)提供铁化合物、磷酸、锰化合物、锂化合物及碳源，其中该磷酸的化学式为H₃PO₄；(b)将该铁化合物与去离子水混合搅拌，再加入该磷酸并进行搅拌，以形成第一磷酸溶液，于该第一磷酸溶液中加入第一定量的该锰化合物，使该锰化合物与该第一磷酸溶液持续反应一第一时间，以形成该第一生成物溶液；(c)以至少该第一生成物溶液、该碳源及该锂化合物进行反应，以生成前驱物，该碳源为糖类、有机化合物、聚合物或高分子材料；以及(d)对该前驱物进行热处理，以生成该电池复合材料，该电池复合材料的化学式为LiFe_xMn_1-xPO₄，其中x大于0。