[发明专利]一种磷酸铁锂正极材料的制备方法

说明书

本发明提供一种磷酸铁锂正极材料的制备方法，包括如下步骤：步骤一：称取石墨、浓硝酸和浓磷酸混合，置于水浴中搅拌，温度升高至80‑90℃，加入双氧水，搅拌，将产物降温至室温，水洗并抽滤，干燥，得到氧化石墨GO；步骤二：称取碳酸锂、碳酸钠和碳酸钾，混合并球磨，加热，插入铁丝和Ni‑Cr合金丝，通入CO2，通电进行电解，利用盐酸和去离子水对电解产物进行交替清洗，直至清洗后液体呈中性，烘干，得到蜂窝状碳材料HC；步骤三：称取磷酸铁锂和氧化石墨GO溶于无水乙醇中，将混合物置于微波反应器中保持一段时间后，加入蜂窝状碳材料HC，进行水热反应，将水热反应的产物进行水洗、抽滤及干燥，得到改性的磷酸铁锂材料LiFePO4/GO/HC。

【技术领域】

本发明涉及电池材料技术领域，尤其涉及一种磷酸铁锂正极材料的制备方法。

【背景技术】

磷酸铁锂能够可逆地嵌入和脱嵌锂离子，具有原材料来源丰富、比容量高、循环寿命长、安全无毒、环境友好等特点，被认为是新能源动力电池的理想正极材料。

然而，磷酸铁锂电导率低，导电性差，极片在充放电过程中容易产生极化，低温环境中，Li+在活性物质中迁移路径较长，迁移速率慢，迁移过程中所受阻力较大，低温充放电性能差；此外，电流密度增大时，Li+在活性物质迁移所受阻力增大，极化加剧，电池倍率性能急剧下降，使其在低温环境中应用受到限制。

目前，对磷酸铁锂改性的方法主要有三种：一、利用金属离子对磷酸铁锂进行掺杂，提高材料本征电导率，降低极化，但此方法但并不能解决Li+迁移速率慢的问题，因此极片极化仍然严重；二、利用碳材料对磷酸铁锂进行包覆，增大磷酸铁锂颗粒之间电导率，并改善颗粒表面各相异性，降低极片极化，并保证Li+顺利迁移，然而，目前所使用碳材料多为无定形碳，孔结构无序，孔径分布不均，无法解决大电流密度下低温电池倍率性能差的问题；三、将磷酸铁锂纳米化，缩短Li+迁移路径，但无法解决磷酸铁锂电导率低等根本性问题。

鉴于此，实有必要提供一种新型的磷酸铁锂正极材料的制备方法以克服以上缺陷。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种具有较好低温充放电性能及低温倍率性能的磷酸铁锂正极材料的制备方法。

为了实现上述目的，本发明提供一种磷酸铁锂正极材料的制备方法，包括如下步骤：步骤一：按照一定质量比称取石墨、浓硝酸和浓磷酸混合，置于水浴中搅拌，温度升高至80-90℃，按照一定质量比加入双氧水，搅拌，将产物降温至室温，水洗并抽滤，将抽滤后的滤饼进行干燥，得到氧化石墨GO；步骤二：按照一定质量比称取碳酸锂、碳酸钠和碳酸钾，混合并进行球磨，对球磨后的混合物进行加热，插入铁丝和Ni-Cr合金丝，通入CO2，通电进行电解，利用盐酸和去离子水对电解产物进行交替清洗，直至清洗后液体呈中性，烘干，得到蜂窝状碳材料HC；所述步骤二中进行电解的电流密度为200-300mA/cm3；步骤三：按照一定质量比称取磷酸铁锂和氧化石墨GO溶于无水乙醇中，将混合物置于微波反应器中保持一段时间后，按照一定质量比加入蜂窝状碳材料HC，转移至高压反应釜中，进行水热反应，将水热反应后的产物进行水洗、抽滤及干燥，得到改性的磷酸铁锂材料LiFePO4/GO/HC。

在一个优选实施方式中，所述步骤一中的石墨、浓硝酸和浓磷酸的质量比为1：6：4-1：6：6。

在一个优选实施方式中，所述步骤一中的双氧水与石墨质量比为1：2-1：2.5。

在一个优选实施方式中，所述步骤一中滤饼的干燥温度为90-100℃，干燥时间为6-8h。