[发明专利]锑-铬掺杂氧化锡包覆的磷酸铁锂材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种锑‑铬掺杂氧化锡包覆的磷酸铁锂材料及其制备方法，包含如下步骤:1)按照摩尔比为2:1:1将锂源、铁源和磷源混合,研磨后加入去离子水形成流变相，85℃保温烘干6h得到前驱体；2)将前驱体在保护气氛下，850℃煅烧10h、冷却后得到磷酸铁锂；3)按照摩尔比1:0.03:0.01:0.01:0.06取上述磷酸铁锂、锑盐、铬盐和氢氧化钠,加去离子水混合、超声分散后置于反应釜,密封后置于烘箱中180～220℃反应20～30h,冷却至室温,经洗涤后于烘箱中50～75℃干燥15～20h,即得锑‑铬掺杂氧化锡包覆的磷酸铁锂材料。本发明所述的锑‑铬掺杂氧化锡包覆的磷酸铁锂材料具有较好的导电性能和高的克容量,可以作为锂离子动力电池的正极材料使用,具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于锂离子电池正极材料领域，具体地涉及一种锑-铬掺杂氧化锡包覆的磷酸铁锂材料及其制备方法。

背景技术

磷酸铁锂是一种新型的锂离子电池正极材料，其安全性能与循环寿命是其它电池材料无法比拟的，由于LiFePO4不具有层状LiCoO2、LiMnO2和尖晶石状LiMn2O4的二维或三维Li迁移通道，纯LiFePO4的离子扩散系数(DLi<10-14cm2/s)和电子电导率(约10-9S/cm)极低，导致LiFePO4大电流充电时容量不能全部发挥而影响其广泛应用。此外，其振实密度低也阻碍其在动力电池正极材料中的应用。因此，人们开展了大量工作通过掺杂包覆来改性磷酸铁锂，以提高其导电性能和电化学性能。

氧化锡是一种宽禁带n型金属氧化物半导体材料。对氧化锡进行掺杂后，其性质有显著变化，具有高导电率、高透射率以及较好的气敏特性等，因此掺杂的氧化锡已广泛应用到气体传感器、催化、涂料、电极材料等诸多领域。

目前,授权公告号为CN 103066278 B和CN 102610817 B的专利分别报道了钒掺杂氧化锡和氟掺杂氧化锡作为导电剂在磷酸铁锂材料的应用，对于多元素掺杂的氧化锡作为导电剂用于增强磷酸铁锂材料的导电性还未见有报道。此外,本发明采用水热法对磷酸铁锂进行包裹,可以避免CN 103066278 B和CN 102610817 B使用的固相法中的烧结现象,提高颗粒大小的均匀性,有利于材料容量的发挥。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种锑-铬掺杂氧化锡包覆的磷酸铁锂材料及其制备方法，通过在磷酸铁锂颗粒表面包裹锑-铬掺杂氧化锡导电层,形成均匀的导电网络,以提高纯磷酸铁锂的导电性能和电化学性能。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

根据本发明的一方面,一种锑-铬掺杂氧化锡包覆的磷酸铁锂材料的制备方法，包含如下步骤:1)按照摩尔比为2:1:1将锂源、铁源和磷源混合,研磨后加入去离子水形成流变相，85℃保温烘干6h得到前驱体；2)将前驱体在保护气氛下，850℃煅烧10h、冷却后得到磷酸铁锂；3)按照摩尔比1:0.03:0.01:0.01:0.06取上述磷酸铁锂、锡盐、铬盐和氢氧化钠,加去离子水混合、超声分散后置于反应釜,密封后置于烘箱中180～220℃反应20～30h,冷却至室温,经洗涤后于烘箱中50～75℃干燥15～20h,即得锑-铬掺杂氧化锡包覆的磷酸铁锂材料。

进一步地,步骤1)中所述锂源为氢氧化锂、碳酸锂、醋酸锂或草酸锂；所述铁源为硝酸铁、乙酸铁或草酸铁；所述磷源为磷酸二氢铵、磷酸一氢铵、磷酸铵或磷酸。

进一步地,步骤2)中所述的保护性气体是氮气、氩气、氦气或氖气中的一种。