[发明专利]一种铁基氟化物复合正极材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种FeF₃/C基复合正极材料的制备方法：配制铁源和氟源的混合溶液；搅拌反应后，经抽滤、洗涤，干燥，得到前驱体；将前驱体研磨，然后在惰性气体氛围下于350℃~450℃高温煅烧2h~12h，得到含氟正极材料；含氟正极材料和碳源球磨混匀，然后在惰性气体氛围下于200℃~300℃低温煅烧1h~3h，即得。本发明引入碳材料改善材料电子电导，构建氟化铁复合正极材料。本发明所述方法制备得到的锂离子电池正极材料能提高电池的充放电容量和循环稳定性。

技术领域

本发明属于储能材料制备技术领域，涉及离子电池正极材料，具体涉及一种铁基氟化物复合正极材料的制备方法。

背景技术

近些年来，随着全球人口数量的不断增加，导致了化石燃料的日益消耗，而新能源汽车的不断崛起大大解决了存在的环境污染和能源枯竭问题。新能源汽车领域的关键部位在于动力电池，它主要由正极，负极，电解液和隔膜四部分组成。作为能量转换与存储装置，其能量密度与电池的正负极材料密切关联。其中，正极材料是限制电池性能的主要因素，同时也直接决定着电池成本的高低。

首先由于铁资源丰富，价格低廉，环境友好，其次氟离子具有很强的电负性，金属氟化物的化学键能高，所以铁基氟化物因高比容量、高电压逐渐成为近年来最受欢迎的正极材料之一。但铁基氟化物固有的低离子电导率和电子电导率在很大程度上限制了其倍率性能的发挥。

CN111883770A公开了一种复合三氟化铁正极材料及制备方法和应用，其合成方法包括以下步骤：①经过处理的碳纳米角分散于含F离子液体中，②加入Fe(NO₃)₃·9H₂O和乙醇，恒温60~100℃，搅拌反应时间为5~8h，③离心，丙酮洗涤，冷冻干燥得到目标产物。该方法得到的复合铁基氟化物具有良好的导电性，适合大倍率；然而该方法需要加热进行，反应时间过长，并且氟源价格昂贵等限制了其大规模应用。

CN108682808A公开了一种锂离子电池正极材料包覆改性的方法：将锂离子电池正极材料溶解在硝酸铁溶液中，然后再将氟化氢铵溶液逐滴加入到上述溶液中，在常温下，在正极材料颗粒表面生成三水合氟化铁，再将所得到的产物抽滤、干燥、研磨后进行煅烧，即得到包覆后的锂离子电池正极材料。该铁基/三元复合材料是传统的三元材料和铁基氟化物的复合，充放电能量和稳定性都有所提高。但是该过程较为复杂，需要先制备三元材料进而复合反应，整个流程耗时长，不经济。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术缺陷，提供一种简单易操作、适合大批量生产的铁基氟化物复合正极材料的制备方法，其可用作锂离子电池正极含氟材料。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种铁基氟化物复合正极材料的制备方法，其包括如下步骤：

1）配制铁源和氟源的混合溶液；

2）将混合溶液搅拌反应后，经抽滤、洗涤，干燥，得到白色固体前驱体；

3）将前驱体研磨，然后在惰性气体氛围下于350℃~450℃高温煅烧2h~12h，得到黑色含氟正极材料；

4）含氟正极材料和碳源球磨混匀，然后在惰性气体氛围下于200℃~300℃低温煅烧1h~3h，即得氟化铁/碳正极材料。

具体的，上述方法中，步骤1）中，所述铁源包括九水合硝酸铁和/或六水合氯化铁；所述氟源为氟化铵。

具体的，上述方法中，步骤1）中，混合溶液中铁源浓度为0.5~1.5mol/L，氟源浓度为2.5~10mol/L。优选地，步骤(1)所述铁源溶液为铁源溶于水中，在混合溶液中浓度为0.5~1.5mol/L，例如0.5mol/L，1mol/L，1.5mol/L等。氟源溶于水中，在混合溶液中浓度为2.5~10mol/L，例如3mol/L，6mol/L，8mol/L或10mol/L等。优选地，将氟溶液缓慢的加入到铁源溶液中，得到混合溶液。