[发明专利]一种低温锂电池用氟化硫酸铁锂正极材料及其制备方法

说明书

本发明涉及电化学储能新材料技术领域，具体涉及一种低温锂电池用氟化硫酸铁锂正极材料及其制备方法，所述的制备方法包括：(1)称取七水硫酸亚铁，加热处理，与氧化钛和氧化锡共同投入球磨机中球磨；(2)加入氟化锂，并将混合物分散于有机溶剂中，回流反应，烘干并碾碎成粉末；(3)将粉末分散到水性环氧树脂乳液中，超声处理，加热得固体混合物；(4)火焰淬火处理，即得所述的氟化硫酸铁锂；本发明通过氧化钛和氧化锡对氟化硫酸铁锂的掺杂改性，提高其内部的导电通道，同时，在氟化硫酸铁锂的外部包覆有机高分子并经高温煅烧得到有机碳包覆，改善了正极材料在低温下的充放电性能。

技术领域

本发明涉及电化学储能新材料及其制备技术领域，具体涉及一种低温锂电池用氟化硫酸铁锂正极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池作为一种化学电源，是指分别用两个能可逆地嵌入与脱嵌锂离子的化合物作为正负极，当电池充电时，锂离子从正极中脱嵌，在负极中嵌入，放电时反之。锂离子电池主要包括密封在电池壳体内的极芯和非水电解液，该极芯包括电池电极与隔膜，电池电极包括正极和负极，该正极包括集电体及涂覆和/或填充于集电体上的正极材料。

目前常见的锂电池正极材料有LiCoO2、LiMn2O4、LiFePO4和LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2等，其中LiMn2O4和LiFePO4适合用于动力电池，LiCoO2和LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2则较适合用于3C电子产品。LiFeSO4F作为一种新型硫酸盐类聚阴离子型材料，不仅具有廉价和环保等突出优势，而且，与当今广泛商用的层状材料LiCoO2和尖晶石型材料LiMn2O4等正极材料相比，LiFeSO4F具有更好的安全性，在动力电池领域，上述优势使LiFeSO4F成为很有发展潜力的一类新型正极材料。在3.45V磷酸铁锂(LiFePO4)正极材料阴离子基团中引入氟离子，可以获得Tavorite结构的氟磷酸铁锂(LiFePO4F)，使得离子通道由一维转变为三维，将离子电导率提高两个数量级以上，但是工作电位降为2.8V。如果用SO42-基团代替PO43-，可以获得两种结构的氟硫酸铁锂(LiFeSO4F)，一种为Tavorite结构，电压平台为3.6V；另一种为Triplite结构，电压平台为3.9V。后者在25℃时离子电导率为7×10-11S/cm，在147℃时离子电导率为4×10-6S/cm，这些为制备循环性能和倍率性能优异、热稳定性好和安全性高的锂离子电池提供了有利前提条件。

但是，LiFeSO4F的电子电导率及离子扩散速率较低，阻碍了其大倍率下的充放电能力，尤其是在低温下，LiFeSO4F的充放电性能较差。

发明内容