[发明专利]一种添加La元素的锂离子电极材料

说明书

本发明公开了一种添加La元素的锂离子电极材料及其制备方法。将FeC₂O₄・2H₂O 、Li₂CO₃、NH₄H₂PO₄、Cr₂O₃和金属La粉末按照Li_1‑xFe_0.9Cr_0.1La_xPO₄（0.01≤X≤0.1）的原子比例配料，将配好的原料一起倒入丙酮溶液中进行清洗并过滤，将过滤原料再一起倒入球磨罐中，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，球磨一段时间后，把合金微粉取出并晾干，将晾干的粉末装入石英玻璃管中，进行真空密封，把玻璃管投入水中，若无气泡，则可检验其密封性良好，再把玻璃管取出，晾干水分后放入高温炉中，进行煅烧，将经过煅烧后的玻璃管取出，冷却后砸碎玻璃管，收集粉末即得产品。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电极材料及其制备工艺，特别涉及一种添加La元素的正极材料及其制备方法，属于电池电极材料领域。

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。最早出现的锂电池使用以下反应：Li+MnO2=LiMnO2，该反应为氧化还原反应，放电。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高，所以锂电池生产要在特殊的环境条件下进行。锂电池多数是二次电池，也有一次性电池。少数的二次电池的寿命和安全性比较差。后来，日本索尼公司发明了以炭材料为负极，以含锂的化合物作正极的锂电池，在充放电过程中，没有金属锂存在，只有锂离子，这就是锂离子电池。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。

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；LiFePO₄属于较新的正极材料，其安全性高、成本较低，但存在室温电导率低，放电电压低（3.4V）、振实密度低，实际容量只有 114mA·h／g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。

LiFePO₄具有稍微扭曲的六方密堆积排列结构，属于正交晶系，空间群为 Pnma。在锂原子所在的 a-c 平面中，包含有 PO₄四面体，这就限制了锂离子的移动空间，因此它的电导率比其它的层状化合物低。有文献指出，稀土元素能够代替了Li的位置，很好的融入到橄榄石结构中，且能够改提高LiFePO₄的导电率，本发明通过再通过球磨工艺、高温固相法掺杂稀土元素和Cr元素，制备一种复合锂离子电池复合正极材料，弥补磷酸铁锂的不足。

发明内容

本发明的目的是提供一种添加La元素的锂离子电池材料及其制备工艺。该制备工艺包括如下步骤：

⑴取适量化学纯的FeC₂O₄・2H₂O 、Li₂CO₃、NH₄H₂PO₄、Cr₂O₃和金属La粉末作为原料，按照Li_1-xFe_0.9Cr_0.1La_xPO₄（0.01≤X≤0.1）的原子比例配料；

⑵将配好的原料一起倒入丙酮溶液中进行清洗并过滤；