[发明专利]一种液相合成Zr4+掺杂氟化铋锂离子电池正极材料及其制备方法

摘要

一种液相合成Zr4+掺杂氟化铋锂离子电池正极材料及其制备方法，方法将反应原料氟化铵溶液及铋盐溶液通过表面活性剂的作用转变成为微小的小液滴，并通过特定助剂的作用及离心力场将生成的氟化铋固体小颗粒表面覆盖助剂并同时离开反应体系，使其继续与氟化铵起作用形成多种复盐的可能性大幅度降低；与此同时，通过Zr4+掺杂降低材料的过电位；该氟化铋材料作为锂离子电池正极材料使用具有超过200mAh.g－1的比容量，该方法设备要求低，产物纯度高，能避免在液相反应中生成氟化铋的多种复盐等副反应产物并具有优异的电化学性能。

主权项

一种液相合成Zr4+掺杂氟化铋锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于将氟化铵溶解在氟化铵质量4‑5倍的水中，在此溶液中加入水的质量40％‑60％的正己烷、水的质量5‑10％的助剂Z1、水的质量5‑10％的助剂Z2；在此体系中插入机械搅拌桨，以1500‑2000rpm的速度搅拌15‑30分钟，此后静置该溶液10‑20分钟并称此溶液为溶液I；将铋盐、铋盐物质的量1‑5％的锆盐、铋盐质量0.5‑5％的硝酸及铋盐质量0.5‑5％的助剂Z3混合后溶解在上述物质总质量4‑5倍的水中，在此溶液中加入水的质量40％‑60％的正己烷、水的质量5‑10％的助剂Z4、水的质量5‑10％的助剂Z2；在此体系中插入机械搅拌桨，以1500‑2000rpm的速度搅拌15‑30分钟，此后静置该溶液10‑20分钟并称此溶液为溶液II；将溶液II放入以600‑1000rpm旋转的低速离心机中，同时将溶液I以60‑200滴/分钟的速度滴加到溶液II中直至溶液I全部滴加完毕；然后提高离心机的转速至1500rpm并维持20分钟，此后离心机转动停止，加入溶液总质量0.5‑1.5％氯化钠静置3‑5小时后经过过滤、水洗、干燥步骤制得Zr4+掺杂液相合成氟化铋；如上所述的制备方法中的铋盐为五水合硝酸铋、氯化铋中的一种；锆盐为五水合硝酸锆、二水合硝酸氧锆、四水合硫酸锆中的一种；助剂Z1为十二烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱、十二烷基二甲基磺丙基甜菜碱、十四烷酰胺丙基羟丙基磺基甜菜碱中的一种；助剂Z2为正丁醇、正戊醇、正己醇中的一种；助剂Z3为全氟庚酸、2，2‑二氟环丙羧酸、全氟戊二酸中的一种；助剂Z4为月桂氨基丙酸钠、椰油酰基谷氨酸钠、月桂酰基谷氨酸钠中的一种；溶液II中铋盐的物质的量与溶液I中氟化铵物质的量的比为1∶3。