[发明专利]一种磷酸铁锂/三维碳架/碳复合材料的制备方法

摘要

本发明为一种磷酸铁锂/三维碳架/碳复合材料的制备方法。该方法包括以下步骤：①将硫酸亚铁、磷酸、抗坏血酸溶解于混合溶剂中得到A液；将三维碳架分散在含有氢氧化锂的混合溶剂中得到B液，然后将B液加至A液中得到磷酸铁锂的前驱体溶液；②将步骤①所得磷酸铁锂前驱体与葡萄糖混合后用球磨研磨；③在保护气体氛围下，烧结最后得到磷酸铁锂/三维碳架/碳复合材料。本发明得到的材料可以实现电子由点到三维空间的传导，可以提高正极材料颗粒间的电子传导能力进而增强正极材料电化学性能。

主权项

1.一种磷酸铁锂/三维碳架/碳复合材料的制备方法，其特征为该方法包括以下步骤：①将硫酸亚铁、磷酸、抗坏血酸溶解于混合溶剂中得到A液；将三维碳架分散在含有氢氧化锂的混合溶剂中，经过磁力搅拌2‑12h得到B液，然后将B液15‑20min滴加至A液中得到磷酸铁锂的前驱体溶液，然后将其置于高温高压反应釜中，加热至160‑300℃，反应时间为1‑20h，待反应釜自然冷却至室温后，分别用蒸馏水、乙醇离心洗涤，真空干燥后制得磷酸铁锂前驱体；其中，离子摩尔比为锂离子:铁离子:磷酸根离子＝3‑3.3:1:1；前驱体溶液中锂离子浓度为0.1‑1mol/L；前驱体溶液中抗坏血酸浓度为0.03‑0.2mol/L；质量比理论量磷酸铁锂:三维碳架＝1:0.1‑0.005；体积比A液:B液＝5:3；A液和B液中的混合溶剂均为水和乙二醇的混合物，体积比为水:乙二醇＝1:2；②将步骤①所得磷酸铁锂前驱体与葡萄糖混合后用球磨研磨，助剂为乙醇得到混合物；其中，每克前驱体加入0.5‑10ml乙醇；其中，质量比为磷酸铁锂前驱体:葡萄糖＝1‑10:1，球磨转速200‑500r/min，球磨时间2‑10h；③将步骤②所得混合物干燥后放入管式炉中，在保护气氛下，先在240‑390℃条件下预烧1‑5h，随炉冷却至室温，然后将其研磨破碎，再加入管式炉中，同样在保护气氛下，450‑780℃烧结3‑12h，随炉冷却至室温，最后得到磷酸铁锂/三维碳架/碳复合材料；所述三维碳架的制备方法，包括以下步骤：1)将碳源、催化剂加入到乙醇中搅拌，然后于30‑90℃真空干燥，得到混合物A；其中，质量比碳源:催化剂＝5‑50:1；每克碳源加1‑3ml乙醇；所述的碳源为葡萄糖、蔗糖、淀粉、草酸、纤维素、葡萄酸亚铁、草酸亚铁中一种或多种；催化剂为硫酸亚铁；2)将步骤1)所得混合物A与制孔剂混合后球磨研磨1‑9h，质量比为混合物A:制孔剂＝1:100‑5000；得到混合物B；球磨转速100‑500r/min；3)将步骤2)所得混合物B用红外压片机在1‑50MPa压力下压制为1‑2g大小的压成药片；4)将步骤3)所得药片在保护气氛中烧结，包括以下步骤：A、从室温以2‑5℃/min升温速率在保护气氛下升温到350‑400℃，终点温度称为T1；并在T1温度下保温60‑120min；B、从T1以1‑4℃/min升温速率在保护气氛下升温到600‑700℃，终点温度称为T2；在T2温度下保温60‑180min；C、从T2以1‑3℃/min升温速率在保护气氛下升温到700‑900℃，终点温度称为T3；在T3温度下保温120‑240min；D、从T3以0.2‑1℃/min降温速率在保护气氛下降温到600‑700℃，终点温度为T4；E、从T4以0.2‑1℃/min降温速率在保护气氛下降温到500‑600℃，终点温度为T5；F、从T5以1‑1.5℃/min降温速率在保护气氛下降温到350‑450℃，终点温度为T6；G、从T6在保护气氛下自然降温到室温，得到混合物C；5)，将4)得到的混合物C投入蒸馏水中，待制孔剂完全溶解，捞出固体，真空干燥后得到三维碳架。