[发明专利]一种磷酸铁锂/碳纤维复合材料的制备方法及应用

说明书

本发明涉及锂离子电池技术领域，提出了一种磷酸铁锂/碳纤维复合材料的制备方法及应用。所述一种磷酸铁锂/碳纤维复合材料的制备方法，将表面具有含氧基团的活性碳纤维、经硅烷偶联剂改性的磷酸铁颗粒与锂源混合后，烧结，得到磷酸铁锂/碳纤维复合材料。通过上述技术方案，解决了现有技术中的制备电池材料过程中材料颗粒易发生团聚，造成其致密性差，进而锂电池首次充放电容量低、循环性能、导电性能和储电性能差问题。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体的，涉及一种磷酸铁锂/碳纤维复合材料的制备方法及应用。

背景技术

锂电池包含活性正极材料、活性负极材料、隔膜和电解液，其中正极材料的性能是决定锂离子电池优良的关键。锂电池的正极由正极活性物质、粘合剂和添加剂混合形成胶合剂涂抹于集流体铜箔上，经干燥、滚压而成。

用于锂电池的活性正极材料可以由含锂过渡金属氧化物构成，例如LiCoO₂、LiMnO₂、LiNiO₂和二元或三元化合物(LiCo_(1-x-y)Ni_xMn_yO₂)、硫属元素化合物如MoS₂、金属磷酸盐如LiFePO₄。由于这些化合物具有层状晶体结构，锂离子可以可逆地嵌入这些结构中或者从这些结构中解脱。为此，常常使用这些化合物作为用于锂电池的活性正极材料。其中磷酸铁锂材料具备原材料来源丰富、环保无毒、工作电压高、热稳定性好等诸多优点，被认为是新一代锂离子电池的理想正极材料。

近几年来，磷酸铁锂动力电池以其绝对安全可靠、超长循环寿命、平稳的放电平台等优点备受全球锂电池专家的青睐，取得了迅速的发展。可以说磷酸铁锂动力电池完全解决了钴酸锂和锰酸锂电池的安全隐患问题，引领中国锂电池行业迈向新的时代。

近些年来，为了提高车用电池的效能及寿命，本领域技术人员均致力于研究提高锂电池的首次充放电容量与循环性能、寿命等，并致力于降低成本。

发明内容

本发明提出一种磷酸铁锂/碳纤维复合材料的制备方法及应用，解决了相关技术中的制备电池材料过程中材料颗粒易发生团聚，造成其致密性差，进而锂电池首次充放电容量低、循环性能、导电性能和储电性能差问题。

本发明的技术方案如下：

一种磷酸铁锂/碳纤维复合材料的制备方法，将表面具有含氧基团的活性碳纤维、经硅烷偶联剂改性的磷酸铁颗粒与锂源混合后，烧结，得到磷酸铁锂/碳纤维复合材料。

作为进一步的技术方案，所述烧结温度为750-850℃，烧结时间为3-7h。

作为进一步的技术方案，所述活性碳纤维与磷酸铁颗粒的质量比为(0.1-0.2):1。

作为进一步的技术方案，所述磷酸铁颗粒与锂源的摩尔比为1:1.03。

作为进一步的技术方案，所述含氧基团包括羟基、羧基、羰基、内酯基中的一种或几种。

作为进一步的技术方案，所述含氧基团包括碱性基团和酸性基团，所述酸性基团的含量为0.6-0.8mg/g，碱性基团的含量为0.4-0.5mg/g。

作为进一步的技术方案，所述表面具有含氧基团的活性碳纤维由将预氧化的纤维活化后，浸泡在过氧化氢溶液中制得。

作为进一步的技术方案，所述预氧化时，升温速率为6-10℃/min，温度为400-450℃，时间为100-120min。

作为进一步的技术方案，所述活化时，活化剂为水蒸汽，活化时间为50-80min。

作为进一步的技术方案，所述纤维包括粘胶纤维、沥青纤维、植物纤维、聚丙烯腈纤维、聚氯乙烯纤维中的一种或几种。