[发明专利]一种磷酸铁锂复合材料的制备方法

说明书

一种磷酸铁锂复合材料的制备方法，首先，使用一种溶剂热法制备出高长径比的金属纳米线，然后将制备好的金属纳米线与磷酸铁锂前驱体溶液混合均匀，经过一定时间的搅拌后，将得到的混合溶液转移至微波反应器中进行反应，5‑30分钟后，停止微波反应，待产物自然冷却至室温后，经过离心洗涤处理，得到磷酸铁锂包覆金属纳米线的一维磷酸铁锂复合材料原粉，之后，将该磷酸铁锂原粉放在微波反应器中进行烧结，并最终得到产物磷酸铁锂复合材料。

技术领域

本发明涉及化学合成领域，具体涉及一种新型磷酸铁锂复合材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池作为一种二次电池，无论是在电子信息还是能源交通，亦或工业生产以及日常生活中都有广泛的应用，目前，以清洁能源电能替代传统化石燃料的新能源电动汽车日益普遍，而电动汽车发展的关键技术就在于动力电池潜力的挖掘，锂离子电池由于具有电池电压高、能量密度大、比容量大、循环寿命长、自放电率低以及无记忆效应等优势而获得了业界的认可。

自1990年索尼公司首次成功获得锂离子电池以来，近些年来，关于锂离子电池的研究突飞猛进，首次使用的锂离子电池的正极材是钴酸锂，而负极材料为非石墨化碳，之后，人们对于正极材料和负极材料的类别都进行了极大的扩充。目前，以J.Goodenough等人发现的橄榄石型磷酸铁锂为代表的锂离子电池正极材料和以碳材料为代表的负极材料是主要的电池电极材料，由于磷酸铁锂具有较好的充放电性能，人们对其进行了深入的研究，不仅仅包括制备方法的拓展，还包括各种不同形貌的合成。

其中，中国专利CN 102104149A公开了一种锂离子电池中的磷酸铁锂复合正极材料及其制备方法，在该发明中作者将采用含锂、含铁、含磷的原料前驱体，经球磨、干燥、过筛、预烧、煅烧后，与纳米线均匀混合，再通过退火制成纳米线复合的磷酸铁锂复合正极材料，通过这种方法制备的复合电极材料具有导电性优异，从而提高电池的可逆容量、倍率性能及循环寿命。此外，加拿大卧龙岗大学的GuoxiuWang等人于2008年在《Journal of PowerSources》上发表的文章中通过水热的方法制备出一维的磷酸铁锂纳米线，作者发现对于未使用炭包覆的一维磷酸铁锂纳米线其比容量高达140mAh/g，这表明对于磷酸铁锂形貌的控制对于提升电池的性能具有一定积极的影响；之后，研究人员又成功合成出了磷酸铁锂纳米棒、纳米片以及纳米盘等等各种纳米结构，除了对磷酸铁锂形貌的控制，研究人员对制备的磷酸铁锂进行掺杂，以期提高其物理化学性能，如东华大学的Changhuan Zhang等人发表的题为“Effect of thermal treatment on the properties of electrospun LiFePO4–carbon nanofiber composite cathode materials for lithium-ion batteries”文章，在该文章中，作者使用磷酸铁锂前驱体和聚丙烯腈的混合溶液做反应液，使用静电纺丝的方式制备出纳米线，然后经过两段升温，碳化后得到磷酸铁锂/C复合材料，该材料具有较好的电学性能，其在0.5C下的初始放电容量为146.3 mAh/g，且循环100圈后仍然具有较好的稳定性，这意味着通过对磷酸铁锂适当的掺杂也可以提升其电学性能。

虽然目前对磷酸铁锂使用了各种手段进行电学性能的调控，但是就现有技术来看，其粉体的电阻仍然较高，将其用于电池的电学性能仍有很大的提升空间。

发明内容

发明人经过对该领域多年的研究，现提出一种通过简易的方法制备出低内阻的高性能磷酸铁锂粉体，该方法具有简便、绿色、快速制备磷酸铁锂粉体的特点，一步法即可得到低内阻的磷酸铁锂粉体，通过引入功能组分，制备出的磷酸铁锂复合粉体具有较好的形貌特征，用做电池正极材料时，表现出了极好的性能。

为了更加清楚的说明本发明的内容，现对本发明的技术方案进行详细描述如下：