[发明专利]一种表面负载碳量子点的新型磷酸铁锂及其制备方法

说明书

本发明提供了一种表面负载碳量子点的新型磷酸铁锂及其制备方法，通过一步法制备掺杂碳量子点的磷酸铁锂前驱体，再焙烧得到磷酸铁锂。本发明的方法制备磷酸铁锂工艺简单、可操作性强，制备出的磷酸铁锂正极材料具有高容量和长循环性能。

技术领域

本发明属于电极材料合成领域，涉及磷酸铁锂正极材料及其制备方法，尤其涉及一种表面负载碳量子点的新型磷酸铁锂及其制备方法。

背景技术

近年来，随着化石能源对地球环境影响的日益加剧，清洁能源作为替代品正在被广泛应用，作为清洁能源主要构成部分的新能源电池正逐渐成为乘用车、大巴和储能的领域储存电能的首选。

目前新能源电池主要由磷酸铁锂电池、三元电池和高镍电池构成，其中磷酸铁锂电池因其正极材料中具备稳固的P-O键，难以分解，即便在高温或过充时也不会像其他正极材料一样结构崩塌发热或是形成强氧化性物质，因此拥有良好的安全性。作为锂离子动力电池正极材料首选之一，磷酸铁锂材料具有结构稳定、寿命长、安全性好、原料廉价、无毒环保等优点。

目前常用的提升电导率的材料主要是碳材料，碳源包括葡萄糖、蔗糖、抗坏血酸、柠檬酸、以及聚多巴胺等等。主要是在磷酸铁锂表面包覆一层碳涂层来提高磷酸铁锂的导电性，但是导电性提高效果大多数不太理想，初期导电性能提高较好，但是充放电一定周期后，其导电性能提高的稳定性会下降，而且大电流充电条件下性能不理想，倍率性能降低。

本专利制备含有碳量子点的磷酸铁锂，工艺简单、可操作性强，有利于表面电子运动，提高导电性，碳量子点对磷酸铁锂能够暴露出更多的活性位点，为锂离子存储提供了更多空间，同时更好的提高了磷酸铁锂的导电性，高分散的碳量子点还为LiFePO4提供电子隧道，减少电池的极化，

因此，提升磷酸铁锂正极材料的性能，例如高容量，长循环，对于该产业的发展有着深远的意义，是本领域的研究重点。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种简便制备高容量、长循环磷酸铁锂及其制备方法。本发明的方法制备磷酸铁锂工艺简单、可操作性强，制备出的磷酸铁锂正极材料具有高容量和长循环性能。

本发明所述“高容量”指：用该磷酸铁锂做成极片，极片的可用容量在150mAh以上，例如150mAh、152mAh、154mAh、156mAh、158mAh、160mAh、162mAh、164mAh等，但并不限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

本发明所述“长循环”指：用该磷酸铁锂做成极片，极片循环5000周容量保持率在85％以上，例如85％、86％、87％、88％、89％、90％等，但并不限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种表面负载碳量子点的新型磷酸铁锂及其制备方法，磷酸铁锂是含有碳量子点的磷酸铁锂。

采用本发明的方法制备的磷酸铁锂正极材料制成的全电池具有高容量和长循环的特点。本专利制备含有碳量子点的磷酸铁锂，工艺简单、可操作性强，有利于表面电子运动，提高导电性，碳量子点对磷酸铁锂能够暴露出更多的活性位点，为锂离子存储提供了更多空间，同时更好的提高了磷酸铁锂的导电性，高分散的碳量子点还为LiFePO4提供电子隧道，减少电池的极化。

作为本发明所述方法的优选技术方案，所述碳量子点含量占比为0.5～5％；例如0.5％、1％、2％、3％、4％、5％，如果碳量子点含量过高会导致所制备的材料出现首效下降，容量降低的现象。

作为本发明优选的技术方案，所述方法中，通过一步法制备表面负载碳量子点的磷酸铁锂前驱体，再焙烧得到磷酸铁锂。