[发明专利]一种锰和钛共掺杂改性硅酸铁锂正极材料制备方法

说明书

本发明公开了一种锰和钛共掺杂改性硅酸铁锂正极材料制备方法，将备好的淀粉溶解于含去离子水的容器中，再将FeNO₃·9H₂O和(CH₃COO)₂Mn·4H₂O加入，接着将CH₃COOLi加入，然后加入PVP，最后将SiO₂溶胶和纳米TiO₂加入容器并超声处理20 min，得到溶胶液；调节喷雾干燥器进风温度为100～300℃并保持出风温度100℃以上对溶胶液进行喷雾干燥制粒，在尾部收集前驱体；将收集的前驱体干燥后再压片；将压片后的前驱体放入石英舟，然后将石英舟置于微波管式炉内，在Ar或者N₂或者真空条件下加热处理即可。本发明正极材料表现出了极为优异的电化学性能，同时加强材料的稳定性。

技术领域

本发明涉及锂电池正极材料，尤其涉及一种锰和钛共掺杂改性硅酸铁锂正极材料制备方法，属于锂电池正极材料技术领域。

背景技术

新型过渡金属硅酸盐化合物具有原料丰富、热稳定性和安全性能好以及名义容量高等优点，成为锂离子电池正极材料的候选材料。通过脱嵌两个锂离子，硅酸铁锂的名义容量可达330mAh/g。但这类化合物的弱点是电子电导率和离子扩散系数很低，极大地限制了该类材料实现高能量密度和高倍率性能。碳包覆被广泛地用来提高硅酸铁锂复合材料的电子电导率。

碳包覆只提高Li₂FeSiO₄颗粒表面及颗粒之间的电导率，并没有提高Li₂FeSiO₄颗粒内部的电导率。据文献报道，向Li₂FeSiO₄晶体结构中引入过渡金属离子Mg²⁺、Ni²⁺、Cr³⁺等可提高Li₂FeSiO₄的本征电导率，从而提高Li₂FeSiO₄的电化学性能。Kokal等人研究发现，Mn²⁺与Fe²⁺离子半径相近，适量的引入Mn²⁺占据Fe²⁺位可在Li₂FeSiO₄晶体中形成固溶体，并且Mn²⁺被氧化为Mn⁴⁺可使Li₂Fe_1-xMn_xSiO₄实现一个以上的Li⁺嵌脱。Li₂Fe_1-xMn_xSiO₄多于一个Li⁺嵌脱的反应如下：

Li₂⁺Fe_1-x²⁺Mn_x²⁺SiO₄＝Li_1-x⁺Fe_1-x³⁺Mn_x⁴⁺SiO₄+(1+x)Li⁺+(1+x)e^-