[发明专利]一种复合锂离子电池正极材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池正极材料及制备方法，特别涉及一种添加Mg元素，制备一种复合锂离子电池正极材料的方法，属于电池领域。

背景技术

锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。最早出现的锂电池来自于伟大的发明家爱迪生，使用以下反应：Li+MnO₂=LiMnO_2，该反应为氧化还原反应。锂离子电池以其比能量高、工作电压高、循环寿命长、无记忆效应、无污染等优点，在便携式电器和新型交通工具中得到普遍应用。

在锂离子电池的组成中，正极材料对其电化学性能、安全性能乃至未来的发展方向起着决定性作用。目前常见的锂离子电池正极材料主要有层状结构的钴酸锂和橄榄石结构的磷酸铁锂等。其中，LiCoO₂结构比较稳定，电化学性能优异，是目前已商品化比较成熟的正极材料，但是这种材料的抗过充电性能差，在较高的充电电压比容量迅速下降；磷酸铁锂属于较新的正极材料，其安全性高、成本较低，但存在放电电压低（3.4V）、振实密度低等缺点都制约了自身的进一步应用，因此，开发复合正极材料成了锂离子电池正极材料的研究方向之一。

本发明通过在磷酸铁锂的制备过程中，添加Mg，制备一种复合锂离子电池正极材料，弥补纯磷酸铁锂电极材料的不足。该方法制备的电极材料的电化学性能表现优良，具有良好的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种复合锂离子电池正极材料及其制备方法。该制备方法包括如下步骤：

⑴取适量化学纯的FeC₂O₄2H₂O、Li₂CO₃、NH₄H₂PO₄和Mg作为原料，按照Li_1-xFeMg_xPO₄（0.01≤X≤0.1）的原子比例配料；

⑵将配好的原料倒入球磨罐中，并添加适量的蔗糖和钢球，在丙酮的保护下，用行星式球磨机进行球磨；

⑶球磨一段时间后，把合金微粉取出晾干；

⑷将晾干的粉末装入石英玻璃管中，进行真空密封；

⑸把玻璃管投入水中，检验其是否密封完全；

⑹再把玻璃管放入高温炉中，进行煅烧；

⑺将经过煅烧处理的粉末拿出，冷却后砸碎玻璃管，收集粉末即得一种复合锂离子电池正极材料。

优先地，在步骤⑴中，按照Li_1-xFeMg_xPO₄（0.02≤X≤0.05）的原子比例配料。

优先地，在步骤⑵中，球料比为20:1，行星式球磨机速度控制200-300r/min运行。

优先地，在步骤⑶中，用行星式球磨机进行球磨的时间为2-5h。

优先地，在步骤⑹中，高温煅烧温度为400-600℃，时间控制在15-20h。

本发明具有下列优点和特性：

⑴改性后电极材料的电化学性能表现优良；

⑵制备工艺简单，流程短；

⑶条件控制简单，易于实现工业化。

具体实施方式

实施例一：

取适量化学纯的FeC₂O₄2H₂O、Li₂CO₃、NH₄H₂PO₄和Mg作为原料，按照Li_0.99FeMg_0.01PO₄的原子比例配料，取出5g的配好的原料混合物倒入一球磨罐中，并添加2g的蔗糖和100g的钢球，再倒入丙酮溶液，浸没球磨罐后，将罐盖盖紧，放入行星式球磨机进行球磨，球磨速度设置200r/min，球磨5h后，取出球磨罐，把合金微粉取出，放入一平整的容器中晾干，再将晾干的粉末装入石英玻璃管中，并进行真空密封，把密封好的玻璃管投入水中，若没有气泡，表示密封性良好，再把玻璃管放入600℃的高温炉中进行煅烧，煅烧15h后，取出冷却即得一种复合锂离子电池正极材料。

实施例二：