[发明专利]一种掺杂稀土元素的锂电池正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种掺杂稀土元素的锂电池正极材料及其制备方法，包括以下重量份的原料：磷酸钠3‑6份、硫酸亚铁1.8‑3.5份、钛酸锂4‑6份、纳米碳化硅6‑10份、稀土化合物2.5‑4份、马来酸5‑8份、硝酸钴2.2‑3.8份、月桂酸4‑5份、聚乙二醇20‑36份和茶籽4‑8份。本发明原料来源广泛，通过将不同的原料采用不同的制备工艺，各种原料起协同作用，制备的成品具有良好的比容量和循环性能，可以满足锂电池正极材料的使用需求。

技术领域

本发明涉及锂电池领域，具体是一种掺杂稀土元素的锂电池正极材料。

背景技术

由于以石油和煤为主的化石燃料的不断消耗，以及对于环境污染的不断加重，如当前的雾霾天气以及汽车尾气已经成为人类健康的头号杀手等，已经严重影响人类健康和生存环境。越来越多的人将目光投向新能源技术，开发新能源成为众多国家的能源战略重点，锂电池是其中的一个重要方向，锂电池以其优异的性能正成为最有潜力的动力源之一。

锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池，与铅酸、镍镉、镍氢等传统的二次电池相比，锂电池具有工作电压高、体积小、质量轻、容量密度高、无记忆效应、无污染，以及自放电小、循环寿命长等优点，逐渐取代了传统的铅酸电池等化学电源。特别是随着能源与环境问题的日益凸显，锂电池得到了越来越多的重视。

磷酸铁锂作为锂电池电极材料以其结构稳定、安全性好、资源丰富、高温性能和循环性能好及理论比容量高等优点备受关注。然而由于其锂离子的嵌入脱出是在一维方向上进行的，所以离子电导性差和高倍率充放电性能差，人们一直致力于研究如何提升其性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种掺杂稀土元素的锂电池正极材料，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种掺杂稀土元素的锂电池正极材料，包括以下重量份的原料：磷酸钠3-6份、硫酸亚铁1.8-3.5份、钛酸锂4-6份、纳米碳化硅6-10份、稀土化合物2.5-4份、马来酸5-8份、硝酸钴2.2-3.8份、月桂酸4-5份、聚乙二醇20-36份和茶籽4-8份。

作为本发明进一步的方案：纳米碳化硅的粒径为45-80nm。

作为本发明进一步的方案：稀土化合物包括稀土硝酸盐、稀土磷酸盐、稀土碳酸盐和稀土硫酸盐中的至少一种。

所述掺杂稀土元素的锂电池正极材料的制备方法，具体步骤如下：

步骤一，将茶籽溶解在无水乙醇中并且采用氢氧化钠溶液调节PH值为9-10，在35-45摄氏度下浸提120-150分钟，离心分离得到上清液，再将上清液加入稀盐酸调节PH值为4-5，搅拌均匀后静置1.5-3小时，收集沉淀并且将沉淀在30-45摄氏度进行酶解，酶解结束后灭酶，冷却并且离心，得到茶籽提取液；

步骤二，将磷酸钠、硫酸亚铁和钛酸锂加入马来酸中并且在400-520W下超声振荡25-40分钟，得到第一混合物；

步骤三，将硝酸钴加入月桂酸中并且磁力搅拌均匀，得到第二混合物；

步骤四，将第一混合物和纳米碳化硅混合，然后向其中加入氨水调节PH值为8.5-10，在80-90摄氏度下保持4-6小时，得到第三混合物；

步骤五，将茶籽提取液、第二混合物和第三混合物加入聚乙二醇中并且在900-1200rpm的转速下搅拌均匀，得到第四混合物，将稀土化合物加热至熔化并且用氩气喷雾至第四混合物中，完全喷雾完毕后静置15-20分钟，得到半成品；

步骤六，将半成品在惰性气氛和750-920摄氏度下煅烧3-5小时，自然冷却至室温即得到成品。

作为本发明进一步的方案：步骤五的搅拌温度为40-50摄氏度。