[发明专利]一种氟化铁/碳复合正极材料、其制备方法和锂离子电池

说明书

本发明公开了一种氟化铁/碳复合正极材料、其制备方法和锂离子电池。所述方法包括：(1)利用氟源的蒸汽和含碳有机物的蒸汽，与铁源反应制备前驱体；(2)对所述前驱体进行热处理，得到氟化铁/碳复合正极材料。本发明利用气相反应引入氟源及碳源，控制粉体形貌，获得高性能氟化铁正极材料。本发明提供的锂离子电池正极材料具有可逆比容量高、循环稳定性好的优点。

技术领域

本发明属于储能材料技术领域，涉及锂离子电池正极材料，具体涉及一种氟化铁/碳复合正极材料、其制备方法和锂离子电池。

背景技术

随着新能源汽车的大力发展，锂离子电池产业已经进入快速发展阶段。影响锂离子电池性能的关键材料主要有正极材料、负极材料、电解液等。其中，正极材料是目前限制电池性能的主要因素，同时也是占锂离子电池成本较高的主要因素，接近40％。

铁的氟化物具有高比容量、高电压且自然资源丰富等优点，已逐渐成为近年来最受关注的正极材料之一。但由于金属氟化物的离子键特性，使得其电子电导和离子扩散较差，电化学性能仍有待进一步改善。

CN202010820328.3公开了一种复合三氟化铁正极材料及制备方法和应用。所述合成方法包括以下步骤：由碳纳米角和Fe(NO₃)₃·9H₂O通过液相合成法合成的FeF₃·0.33H₂O-碳纳米角复合材料，改善FeF₃的导电性不佳的问题。

CN202010443374.6公开了一种铁基氟化物颗粒及其制备方法和应用。所得材料包括多孔八面体碳骨架和分散在多孔八面体碳骨架中的氟化铁，其制备方法包括以下步骤：1)将铁盐和对苯二甲酸分别分散在溶剂中，进行溶剂热反应，得到Fe-MOF；2)将Fe-MOF和NH₄F混合均匀后置于保护气氛中，进行共热解反应，或者，将Fe-MOF加入含HF溶液的反应釜中，并置于液面上方，加热进行氟化反应，得到铁基氟化物颗粒。该铁基氟化物颗粒呈多孔八面体状，FeF₃均匀分布在高度石墨化的三维多孔碳中，电导率高。

Jia Li等通过使用HF氟化Fe₂O₃/C前驱体的方式，获得碳包覆的FeF₃材料。所得材料粒径约60nm，有利于电解液的充分浸润，在作为锂离子电池正极材料时，在20mA g^-1电流密度下，首次放电比容量为166.4mAh g^-1，循环100圈后放电容量为126.3mAh g^-1(Li J,FuL,Xu Z,et al.Electrochimica Acta,2018,281:88-98.)。

但是上述方案得到的电极材料在可逆比容量和循环性能上均有待提高。

因此，开发一种性能更加优良的锂离子电池正极材料对于本领域有重要的意义。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种氟化铁/碳复合正极材料、其制备方法和锂离子电池，采用本发明的方法制备得到的氟化铁/碳复合正极材料具有可逆比容量高、循环稳定性好等优点。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种氟化铁/碳复合正极材料的制备方法，所述方法包括：

(1)利用氟源的蒸汽和含碳有机物的蒸汽，与铁源反应制备前驱体；

(2)对所述前驱体进行热处理，得到氟化铁/碳复合正极材料。