[发明专利]一种改性硅酸铁锂正极材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种改性硅酸铁锂正极材料的制备方法，包括如下步骤：S1、将锂源、铁源、硅源与无水乙醇混合，依次加入CaV₂O₄、螯合剂，搅拌回流，得到溶胶，对溶胶进行真空干燥，得到干凝胶；S2、对干凝胶依次进行研磨、煅烧，冷却后即得改性硅酸铁锂正极材料。本发明的改性硅酸铁锂正极材料具有较好的电子导电率和化学稳定性。

技术领域

本发明涉及锂电池材料技术领域，具体涉及一种改性硅酸铁锂正极材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池具有电压高、体积小、对环境友好等特性，已经广泛应用于便携式移动设备领域，同时在车载动力电池领域也具有广阔的应用前景。在锂离子电池材料体系中，正极材料的好坏决定着电池体系的性能，目前已经商业化的锂离子电池主要有钴酸锂、锰酸锂以及磷酸铁锂。钴酸锂电化学性能好，但热稳定性较差，对环境有一定污染，同时生产成本较高；锰酸锂价格便宜安全性好，但比容量和高温循环性能较差；磷酸铁锂近些年来发展迅速，但目前材料实际比容量已经接近其理论比容量极限。因此近年来，人们不断寻找新一代的锂离子电池正极材料来提升电池的性能。

硅酸铁锂作为聚阴离子型正极材料，晶体结构为正交晶系，空间群为Pmn21，在硅酸铁锂结构中，氧原子以正四面体紧密堆积方式排列，Li、Fe与Si各自处于氧原子四面体的中心位置，各自与四个氧原子分别形成LiO₄、FeO₄和SiO₄四面体结构，相比于其他正极材料，硅酸铁锂理论上允许两个Li⁺可逆脱嵌，理论容量高达330mAhg^-1，然而硅酸铁锂存在电子电导差、离子扩散率差两大缺点，严重影响了其电化学性能。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种改性硅酸铁锂正极材料的制备方法，本发明的改性硅酸铁锂正极材料具有较好的电子导电率和化学稳定性。

本发明提出的一种改性硅酸铁锂正极材料的制备方法，包括如下步骤：

S1、将锂源、铁源、硅源与无水乙醇混合，依次加入CaV₂O₄、螯合剂，搅拌回流，得到溶胶，对溶胶进行真空干燥，得到干凝胶；

S2、对干凝胶依次进行研磨、煅烧，冷却后即得改性硅酸铁锂正极材料。

优选地，S1中，回流的温度为60-80℃。

优选地，S1中，回流的时间为5-20h。

优选地，S1中，真空干燥的温度为80-100℃。

优选地，S1中，真空干燥的时间为2-10h。

优选地，S1中，回流在高纯氩气的氛围中进行。

优选地，S1中，锂源选自乙酸锂、硝酸锂、碳酸锂、氯化锂、氢氧化锂中的至少一种。

优选地，S1中，铁源选自硝酸铁、硫酸亚铁、草酸亚铁、氯化铁中的至少一种。

优选地，S1中，硅源选自二氧化硅、硅酸、四氯化硅、正硅酸甲酯、正硅酸乙酯中的至少一种。

优选地，S1中，螯合剂选自柠檬酸、酒石酸、葡糖糖酸、乙二胺四乙酸中的至少一种。

优选地，S1中，锂源、铁源、硅源按元素质量比Li：Fe：Si＝2.05：1：1。

优选地，S1中，CaV₂O₄与理论合成硅酸铁锂的质量比为0.01-0.1：1。

优选地，S1中，螯合剂与理论合成硅酸铁锂的质量比为0.05-0.2：1。

优选地，S2中，煅烧的温度为600-800℃。