[发明专利]一种高比容量碳包覆硅酸铁锂材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高比容量碳包覆硅酸铁锂材料的制备方法，包括以下步骤：S1、将碳源、硅源溶于乙醇水溶液中，得到溶液A；S2、将锂盐、铁盐溶于去离子水中，得到溶液B；S3、在加热搅拌条件下将溶液B分多次滴加到溶液A中，滴加完毕后继续加热搅拌直至形成凝胶；S4、将凝胶烘干、研磨，得到前驱体粉末，然后在惰性气氛下煅烧，冷却后即得产物。本发明制备的碳包覆硅酸铁锂形貌可控，颗粒均匀，粒径小，制得的硅酸铁锂具有较高的电子和离子电导率，能发挥出较高的比容量。

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料技术领域，尤其涉及一种高比容量碳包覆硅酸铁锂材料及其制备方法。

背景技术

随着社会的发展，人们对于能源的需求越来越大，传统的化石能源的开采使用量也越来越大，化石能源不可再生，同时在使用过程中还会对环境产生大量的污染，发展新能源是解决这个问题的有效方法。因此，锂离子电池得到了广泛的应用。锂离子电池主要包含正极、负极、隔膜、电解液。其中正极材料的比容量直接影响着锂离子电池的能量密度。目前商业化的正极材料主要有磷酸铁锂和三元材料，三元材料虽然比容量高，但存在安全风险，磷酸铁锂具有高安全性，但是其理论比容量较低，为170mAh，实际发挥150mAh左右。直接影响着锂离子电池的能量密度。硅酸铁锂具有高的理论比容量，达到320mAh，但是由于其离子和电子电导率较低，使得其实际发挥的比容量较低，无实际使用价值。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高比容量碳包覆硅酸铁锂材料及其制备方法，目的是提高硅酸铁锂的实际发挥比容量。

本发明提出的一种高比容量碳包覆硅酸铁锂材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将碳源、硅源溶于乙醇水溶液中，得到溶液A；

S2、将锂盐、铁盐溶于去离子水中，得到溶液B；

S3、在加热搅拌条件下将溶液B分多次滴加到溶液A中，滴加完毕后继续加热搅拌直至形成凝胶；

S4、将凝胶烘干、研磨，得到前驱体粉末，然后在惰性气氛下煅烧，冷却后即得产物。

优选地，所述步骤S3中，将溶液B分3～10次滴加到溶液A中，每次滴加的时间间隔为2～10min，每次的滴加量为溶液B总体积的10～40％。

优选地，所述步骤S4中，煅烧的具体方法为：以1～5℃/min的升温速率从室温升温至300～500℃，保温120～300min，再以1～5℃/min的升温速率升温至600～800℃，保温240～360min，即可。

优选地，所述惰性气氛为氩气、氮气、氦气中的至少一种。

优选地，所述步骤S4中，烘干的温度为60～100℃。

优选地，所述硅源、锂盐、铁盐的摩尔比为1:(0.5～2):(0.5～2)；所述硅源与碳源的摩尔比为1：(0.5～5)。

优选地，所述乙醇水溶液由无水乙醇和去离子水按体积比1：(0.2～1.6)混合得到。

优选地，所述溶液A中，碳源的浓度为0.05～0.5mol/L。

优选地，所述溶液B中，锂盐的浓度为0.02～0.1mol/L，铁盐的浓度为0.02～0.1mol/L。

优选地，所述碳源为酒石酸，所述硅源为正硅酸乙酯。

优选地，所述锂盐为硝酸锂、草酸锂、甲酸锂中的至少一种，所述铁盐为硝酸铁、氯化铁、硫酸铁中的至少一种。

一种高比容量碳包覆硅酸铁锂材料，由上述制备方法得到。

本发明的有益效果如下：