CN107785576B - 碳烯Li1-xNaxFePO4纳米材料及其制备方法和应用 - Google Patents

碳烯Li1-xNaxFePO4纳米材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种碳烯Li1‑xNaxFePO4纳米材料及其制备方法和应用，将锂源化合物、钠源化合物、铁源化合物、磷源化合物和碳源物质溶于水中配成混合液。将混合液干燥得到前驱体，然后在保护气体的气氛下，将前驱体在高温下和保护气体下反应得到碳基Li1‑xNaxFePO4纳米粉末。将碳基Li1‑xNaxFePO4纳米粉末与碳烯化合物混合，研磨干燥后得到碳烯Li1‑xNaxFePO4纳米材料。上述制备方法简便、成本低，制备的碳烯Li1‑xNaxFePO4纳米材料具有独特的形貌、较大的比表面积，能够用作电池的正极材料，在锂离子电池或钠离子电池上具有良好的应用前景。

Description

碳烯Li1-xNaxFePO4纳米材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及离子电池领域，特别涉及一种碳烯Li1-xNaxFePO4纳米材料及其制备方法和应用。
背景技术
离子电池在手机和笔记本电脑等电子产品中具有广泛的应用，LiMn2O4、 LiCoO2、LiNiO2和LiFePO4及其衍生物等被认为可用作大型动力离子电池的正极材料。其中LiFePO4(磷酸铁锂)具有橄榄石结构，具有原料来源丰富、成本低、安全性好、结构稳定、容易合成、可逆容量大以及循环性能优异等优点被认为是最有前途的正极材料。
然而，传统的磷酸铁锂材料中的二价铁易被氧化成三价铁，用作离子电池正极时，容易产生离子扩散性差、电导率低等缺点，即电化学性能较差，限制了它的广泛应用。
发明内容
基于此，有必要提供一种能够制备电化学性能较好的碳烯Li1-xNaxFePO4纳米材料的制备方法。
此外，还提供一种碳烯Li1-xNaxFePO4纳米材料及其应用。
一种碳烯Li1-xNaxFePO4纳米材料的制备方法，包括如下步骤：
将锂源化合物、钠源化合物、铁源化合物、磷源化合物和碳源物质溶于水中配成混合液；
将所述混合液在80℃～140℃的温度下搅拌反应20h～24h，固液分离获得固体物，在30℃～60℃的温度下干燥所述固体物，得到前驱体；
在保护气体的气氛下，将所述前驱体在500℃～800℃的温度下加热3h～8h，得到碳基Li1-xNaxFePO4纳米粉末；
将所述碳基Li1-xNaxFePO4纳米粉末与碳烯化合物混合，并加入丙酮制成浆料，在保护气体氛围研磨所述浆料20h～24h；及
将研磨后的所述浆料在真空条件下、30℃～60℃的温度下干燥，得到所述碳烯Li1-xNaxFePO4纳米材料，其中0<x<1。
在一个实施方式中，所述混合液中，所述锂源化合物浓度为 0.1mol/L～5mol/L，所述钠源化合物浓度为0.1mol/L～5mol/L，所述铁源化合物浓度为0.1mol/L～5mol/L，所述磷源化合物浓度为0.1mol/L～5mol/L，所述碳源物质浓度为0.1mol/L～5mol/L，所述锂源化合物、所述钠源化合物、所述铁源化合物、所述磷源化合物和所述碳源物质按锂:钠:铁:磷:碳的摩尔比＝0.60～0.99:0.01～0.40:1.0:1.0:0.05～0.15的比例混合。
在一个实施方式中，将所述碳基Li1-xNaxFePO4纳米粉末与碳烯化合物混合的操作中，所述碳基Li1-xNaxFePO4纳米粉末与所述碳烯化合物的质量比为 1:0.05～0.10。
在一个实施方式中，所述铁源化合物为二价铁盐。
在一个实施方式中，所述锂源化合物选自氯化锂、硫酸锂、醋酸锂、硝酸锂、碳酸锂、氢氧化锂和草酸锂中的至少一种；及/或，
所述钠源化合物选自氯化钠、硫酸钠、醋酸钠、硝酸钠、碳酸钠、氢氧化钠和草酸钠中的至少一种；及/或，
所述铁源化合物选自硫酸亚铁、氯化亚铁、柠檬酸铁和醋酸铁中的至少一种；及/或，
所述磷源化合物选自磷酸、磷酸三铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、磷酸三钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾、磷酸三钠、磷酸氢二钠和磷酸二氢钠中的至少一种。
在一个实施方式中，所述碳源物质选自石墨、石墨烯、碳纳米管、富勒烯、碳黑、葡萄糖、果糖、纤维、淀粉、烷烃及其衍生物和明胶中的至少一种。
在一个实施方式中，所述碳烯化合物中含有碳碳双键，所述碳烯化合物选自石墨烯、碳纳米管、烯烃及其衍生物和富勒烯中的至少一种。
一种碳烯Li1-xNaxFePO4纳米材料，通过上述任一项所述的碳烯Li1-xNaxFePO4纳米材料的制备方法制备得到。
一种离子电池的正极材料，所述正极材料中含有上述的碳烯Li1-xNaxFePO4纳米材料。
上述的碳烯Li1-xNaxFePO4纳米材料或上述的离子电池的正极材料在锂离子电池或钠离子电池中的应用。
上述碳烯Li1-xNaxFePO4纳米材料的制备方法能够制备获得碳烯 Li1-xNaxFePO4纳米材料。与传统的LiFePO4结构材料相比，制备的碳烯 Li1-xNaxFePO4纳米材料至少具有如下有益效果：(1)引入了原子半径较大的钠原子，占据了大的空位，从而更有利于电池中锂离子和钠离子的扩散；(2)通过引入碳源物质来制备前驱体，有利于碳基与Li1-xNaxFePO4结构的充分掺杂，提高内部导电性；(3)在获得的碳基Li1-xNaxFePO4纳米粉末的基础上加入碳烯化合物，加入丙酮制成浆料，并研磨干燥充分将碳基Li1-xNaxFePO4连接起来获得碳烯Li1- xNaxFePO4纳米材料，二价铁不易被氧化成三价铁，有利于提高离子扩散和导电性。上述制备方法简便、成本低，制备的碳烯Li1-xNaxFePO4纳米材料具有独特的形貌、较大的比表面积，用作离子电池的正极材料时具有电化学的CV曲线及电池的循环曲线性能良好的优点，在锂离子电池或钠离子电池上具有良好的应用前景。
附图说明
图1为实施例1所制备的碳烯Li1-xNaxFePO4纳米材料的SEM图；
图2为实施例1所制备的碳烯Li1-xNaxFePO4纳米材料的XRD图；
图3为实施例1所制备的碳烯Li1-xNaxFePO4纳米材料制备的锂离子电池的电化学CV图；
图4为实施例1所制备的碳烯Li1-xNaxFePO4纳米材料制备的锂离子电池的循环性能图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
一实施方式的碳烯Li1-xNaxFePO4纳米材料的制备方法，包括如下步骤 S110～S140。
S110、将锂源化合物、钠源化合物、铁源化合物、磷源化合物和碳源物质溶于水中配成混合液。
具体地，配成的混合液可以是溶液也可以是悬浊液。
在一个实施方式中，锂源化合物选自氯化锂、硫酸锂、醋酸锂、硝酸锂、碳酸锂、氢氧化锂和草酸锂中的至少一种。
在一个实施方式中，锂钠源化合物选自氯化钠、硫酸钠、醋酸钠、硝酸钠、碳酸钠、氢氧化钠和草酸钠中的至少一种。
在一个实施方式中，铁源化合物为二价铁盐。亚铁离子提高离子扩散性和电导率。
具体地，铁源化合物选自硫酸亚铁、氯化亚铁、柠檬酸铁和醋酸铁中的至少一种。
在一个实施方式中，磷源化合物选自磷酸、磷酸三铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、磷酸三钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾、磷酸三钠、磷酸氢二钠和磷酸二氢钠中的至少一种。
在一个实施方式中，碳源物质选自石墨、石墨烯、碳纳米管、富勒烯、碳黑、葡萄糖、果糖、纤维、淀粉、烷烃及其衍生物和明胶中的至少一种。
在一个实施方式中，混合液中，锂源化合物浓度为0.1mol/L～5mol/L，钠源化合物浓度为0.1mol/L～5mol/L，铁源化合物浓度为0.1mol/L～5mol/L，磷源化合物浓度为0.1mol/L～5mol/L，碳源物质浓度为0.1mol/L～5mol/L。
具体地，锂源化合物、钠源化合物、铁源化合物、磷源化合物和碳源物质按锂:钠:铁:磷:碳的摩尔比＝0.60～0.99:0.01～0.40:1.0:1.0:0.05～0.15的比例混合。
S120、将S110中得到的混合液在80℃～140℃的温度下搅拌反应20h～24h，固液分离获得固体物，在30℃～60℃的温度下干燥固体物，得到前驱体。
具体地，搅拌反应可以通过磁力搅拌，磁力搅拌反应的转速约为2000转/ 分，例如1500转/分～3000转/分。
具体地，固液分离具体可以采用过滤或离心的方式进行。
具体地，获得固体物后，还包括洗涤固体物，提高纯度。
S130、在保护气体的气氛下，将S120得到的前驱体在500℃～800℃的温度下加热3h～8h，得到碳基Li1-xNaxFePO4纳米粉末。
具体地，保护气体的气氛可以选自氮气、氦气、氖气和氩气中的至少一种。
前驱体在500℃～800℃的高温下加热3h～8h，形成碳基Li1-xNaxFePO4纳米粉末。
S140、将S130中得到的碳基Li1-xNaxFePO4纳米粉末与碳烯化合物混合，并加入丙酮制成浆料，在保护气体氛围研磨浆料20h～24h。
具体地，碳烯化合物中含有碳碳双键。
在一个实施方式中，碳烯化合物选自石墨烯、碳纳米管、烯烃及其衍生物和富勒烯中的至少一种。
具体地，将碳基Li1-xNaxFePO4纳米粉末与碳烯化合物混合的操作中，碳基 Li1- xNaxFePO4纳米粉末与碳烯化合物的质量比为1:0.05～0.10。
具体地，加入的丙酮的量足以使碳基Li1-xNaxFePO4纳米粉末与碳烯化合物得混合物湿润形成浆料。
具体地，保护气体的气氛可以选自氮气、氦气、氖气和氩气中的至少一种。
具体地，在保护气体氛围研磨浆料的操作中，温度为室温，例如10℃～35℃。
具体地，研磨操作为采用球磨机研磨。
S150、将S140中得到的研磨后的浆料在真空条件下、30℃～60℃的温度下干燥，得到碳烯Li1-xNaxFePO4纳米材料，其中0<x<1。
研磨后碳基Li1-xNaxFePO4纳米粉末与碳烯化合物充分混合反应，制得碳烯 Li1- xNaxFePO4纳米材料，其中0<x<1。
上述制备方法简便、成本低，制备的碳烯Li1-xNaxFePO4纳米材料具有独特的形貌、较大的比表面积。
一实施方式的碳烯Li1-xNaxFePO4纳米材料，通过上述的碳烯Li1-xNaxFePO4纳米材料的制备方法制备得到。
一实施方式的离子电池的正极材料，该正极材料中含有上述碳烯 Li1-xNaxFePO4纳米材料。
上述碳烯Li1-xNaxFePO4纳米材料或上述的离子电池的正极材料在锂离子电池或钠离子电池中的应用。
与传统的LiFePO4结构材料相比，制备的碳烯Li1-xNaxFePO4纳米材料至少具有如下有益效果：(1)引入了原子半径较大的钠原子，占据了大的空位，从而更有利于电池中锂离子和钠离子的扩散；(2)通过引入碳源物质来制备前驱体，有利于碳基与Li1-xNaxFePO4结构的充分掺杂，提高内部导电性；(3)在获得的碳基Li1-xNaxFePO4纳米粉末的基础上加入碳烯化合物，加入丙酮制成浆料，并研磨干燥充分将碳基Li1-xNaxFePO4连接起来获得碳烯Li1- xNaxFePO4纳米材料，二价铁不易被氧化成三价铁，有利于提高离子扩散和导电性。
上述碳烯Li1-xNaxFePO4纳米材料用作离子电池的正极材料时具有电化学的CV曲线及电池的循环曲线性能良好的优点，在锂离子电池或钠离子电池上具有良好的应用前景。
以下为实施例部分(以下实施例如无特殊说明，则不含有除不可避免的杂质以外的其他未明确指出的组分。)
实施例1
制备碳烯Li1-xNaxFePO4纳米材料
将0.4mol/L的氯化锂溶液、0.1mol/L的氯化钠溶液、0.5mol/L的硫酸亚铁溶液和0.2mol/L碳黑混合，而后加入0.5mol/L的磷酸三钠溶液混合，形成悬浊液加入到高压反应釜中，在100℃的条件下，磁力搅拌反应22h小时，接着以 2000转/分的转速离心10分钟、过滤、用去离子水洗涤3次。得到固体物在45℃的温度下干燥后得到前驱体。在氩气气体的气氛下以600℃的高温加热8小时，制得碳基Li1-xNaxFePO4的米粉末。再把碳基Li1-xNaxFePO4纳米粉末与10％质量的氧化石墨烯混合，加入少量的丙酮，制成浆料。在室温下氩气氛围下用球磨机充分研磨浆料20h，而后在真空条件下30℃的温度下充分干燥，得到碳烯 Li1- xNaxFePO4纳米材料。
测试一
将实施例1的制备的碳烯Li1-xNaxFePO4纳米材料在扫描电子显微镜下观察，形貌如图1所示，碳烯Li1-xNaxFePO4纳米材料具有独特的形貌、较大的比表面积。将实施例1的制备的碳烯Li1-xNaxFePO4纳米材料进行X射线衍射分析，得到如图2所示的XRD图，XRD图表征了制备材料的结晶情况，说明通过此种方法可以成功制备碳烯Li1-xNaxFePO4纳米材料。
测试二
将实施例1制备的碳烯Li1-xNaxFePO4纳米材料用于锂离子电池的制备及电化学性能测试，具体如下：
取制备的碳烯Li1-xNaxFePO4纳米材料与乙炔黑和PVDF粘结剂按照质量比为7:2:1的比例混合，取适量的1-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)作为溶剂，在玛瑙研钵里研磨20分钟，得到粘稠的正极浆料。取正极浆料均匀的涂在铝箔上，30℃烘干24h，然后用压片机将铝箔裁剪成直径为19mm的圆形，即得正极片。将制好的正极片转移到手套箱里进行纽扣电池的组装，使用的纽扣电池型号为 CR2032，隔膜型号为Celgard 2400，电解液为0.8M的LiPF6溶液(溶剂为碳酸乙烯酯与碳酸二甲酯按体积比1:1组成的混合液)，负极为金属锂片。组装完毕后，将电池移出手套箱，常温下静置24h后在Land测试***上进行电化学性能的测试。电化学的CV曲线如图3所示，电池的循环曲线性能如图4所示。由图 3和图4可以看出，所制备的锂离子电池具有较高的比容量和良好的循环性能。
实施例2
制备碳烯Li1-xNaxFePO4纳米材料
将0.6mol/L的硝酸锂溶液、0.1mol/L的硫酸钠溶液、1.0mol/L的氯化亚铁溶液和0.1mol/L石墨混合，而后加入1.0mol/L的磷酸三钠溶液混合，形成悬浊液加入到高压反应釜中，在80℃的条件下，磁力搅拌反应24h小时，接着以2000 转/分的转速离心10分钟、过滤、用去离子水洗涤3次。得到固体物在60℃的温度下干燥后得到前驱体。在氩气气体的气氛下以800℃的高温加热8小时，制得碳基Li1-xNaxFePO4的米粉末。再把碳基Li1-xNaxFePO4纳米粉末与5％质量的碳纳米管混合，加入少量的丙酮，制成浆料。在室温下氩气氛围下用球磨机充分研磨浆料20h，而后在真空条件下30℃的温度下充分干燥，得到碳烯 Li1-xNaxFePO4纳米粉末。
按测试一和测试二的方法测试实施例2制备碳烯Li1-xNaxFePO4纳米材料，结果表明，实施例2制备的碳烯Li1-xNaxFePO4纳米材料具有独特的形貌、较大的比表面积。用实施例2制备的碳烯Li1-xNaxFePO4纳米材料所制备的锂离子电池具有较高的比容量和良好的循环性能。
实施例3
制备碳烯Li1-xNaxFePO4纳米材料
将0.8mol/L的碳酸锂溶液、0.3mol/L的硝酸钠溶液、1.0mol/L的硫酸亚铁溶液和0.15mol/L石墨烯混合，而后加入1.0mol/L的磷酸三钠溶液混合，形成悬浊液加入到高压反应釜中，在140℃的条件下，磁力搅拌反应20h小时，接着以 2000转/分的转速离心10分钟、过滤、用去离子水洗涤3次。得到固体物在30℃的温度下干燥后得到前驱体。在氩气气体的气氛下以800℃的高温加热8小时，制得碳基Li1-xNaxFePO4的米粉末。再把碳基Li1-xNaxFePO4纳米粉末与10％质量的碳纳米管混合，加入少量的丙酮，制成浆料。在室温下氩气氛围下用球磨机充分研磨浆料24h，而后在真空条件下60℃的温度下充分干燥，得到碳烯 Li1- xNaxFePO4纳米粉末。
按测试一和测试二的方法测试实施例3制备碳烯Li1-xNaxFePO4纳米材料，结果表明，实施例3制备的碳烯Li1-xNaxFePO4纳米材料具有独特的形貌、较大的比表面积。用实施例3制备的碳烯Li1-xNaxFePO4纳米材料所制备的锂离子电池具有较高的比容量和良好的循环性能。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种碳烯Li1-xNaxFePO4纳米材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将锂源化合物、钠源化合物、铁源化合物、磷源化合物和碳源物质溶于水中配成混合液，所述混合液为溶液或者悬浊液；
将所述混合液在80℃～140℃的温度下搅拌反应20h～24h，固液分离获得固体物，在30℃～60℃的温度下干燥所述固体物，得到前驱体；
在保护气体的气氛下，将所述前驱体在500℃～800℃的温度下加热3h～8h，得到碳基Li1-xNaxFePO4纳米粉末；
将所述碳基Li1-xNaxFePO4纳米粉末与碳烯化合物混合，并加入丙酮制成浆料，在保护气体氛围研磨所述浆料20h～24h；及
将研磨后的所述浆料在真空条件下、30℃～60℃的温度下干燥，得到所述碳烯Li1- xNaxFePO4纳米材料，其中0<x<1；
其中，将所述碳基Li1-xNaxFePO4纳米粉末与碳烯化合物混合的操作中，所述碳基Li1- xNaxFePO4纳米粉末与所述碳烯化合物的摩尔比为1:0.05～0.10；所述碳烯化合物中含有碳碳双键。
2.根据权利要求1所述的碳烯Li1-xNaxFePO4纳米材料的制备方法，其特征在于，所述混合液中，所述锂源化合物浓度为0.1mol/L～5mol/L，所述钠源化合物浓度为0.1mol/L～5mol/L，所述铁源化合物浓度为0.1mol/L～5mol/L，所述磷源化合物浓度为0.1mol/L～5mol/L，所述碳源物质浓度为0.1mol/L～5mol/L，所述锂源化合物、所述钠源化合物、所述铁源化合物、所述磷源化合物和所述碳源物质按锂:钠:铁:磷:碳的摩尔比＝0.60～0.99:0.01～0.40:1.0:1.0:0.05～0.15的比例混合。
3.根据权利要求1所述的碳烯Li1-xNaxFePO4纳米材料的制备方法，其特征在于，所述铁源化合物为二价铁盐。
4.根据权利要求1所述的碳烯Li1-xNaxFePO4纳米材料的制备方法，其特征在于，所述锂源化合物选自氯化锂、硫酸锂、醋酸锂、硝酸锂、碳酸锂、氢氧化锂和草酸锂中的至少一种；及/或，
所述钠源化合物选自氯化钠、硫酸钠、醋酸钠、硝酸钠、碳酸钠、氢氧化钠和草酸钠中的至少一种；及/或，
所述铁源化合物选自硫酸亚铁、氯化亚铁、柠檬酸铁和醋酸铁中的至少一种；及/或，
所述磷源化合物选自磷酸、磷酸三铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、磷酸三钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾、磷酸三钠、磷酸氢二钠和磷酸二氢钠中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的碳烯Li1-xNaxFePO4纳米材料的制备方法，其特征在于，所述碳源物质选自石墨、石墨烯、碳纳米管、富勒烯、碳黑、葡萄糖、果糖、纤维、淀粉、烷烃及其衍生物和明胶中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的碳烯Li1-xNaxFePO4纳米材料的制备方法，其特征在于，所述碳烯化合物选自石墨烯、碳纳米管、烯烃及其衍生物和富勒烯中的至少一种。
7.一种碳烯Li1-xNaxFePO4纳米材料，其特征在于，通过如权利要求1～6任一项所述的碳烯Li1-xNaxFePO4纳米材料的制备方法制备得到。
8.一种离子电池的正极材料，其特征在于，所述正极材料中含有如权利要求7所述的碳烯Li1-xNaxFePO4纳米材料。
9.如权利要求7所述的碳烯Li1-xNaxFePO4纳米材料或如权利要求8所述的离子电池的正极材料在锂离子电池或钠离子电池中的应用。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4325598A3 (en) * 2022-08-18 2024-03-13 Advanced Lithium Electrochemistry Co., Ltd. Dual-cation metal battery and charging and discharging method thereof

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108539157A (zh) * 2018-04-03 2018-09-14 武汉大学 一类高功率钠离子电池正极材料及其制备方法
CN114602549A (zh) * 2022-03-28 2022-06-10 香港中文大学（深圳） 一种用于饱和烃制备不饱和烃的催化剂及其制备方法、饱和烃制备不饱和烃的方法
CN114917933A (zh) * 2022-05-19 2022-08-19 香港中文大学（深圳） 硫化镉-钯单原子纳米催化材料及其制备方法与应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101264874A (zh) * 2008-03-12 2008-09-17 周葛亮 一种掺杂合成正极材料磷酸铁锂的方法
CN101504979A (zh) * 2009-03-19 2009-08-12 上海微纳科技有限公司 LiFePO4/C复合正极材料一种新型制备方法
CN106299251A (zh) * 2015-05-25 2017-01-04 深圳市沃特玛电池有限公司 一种动力电池复合正极材料的制备方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101540400A (zh) * 2009-04-24 2009-09-23 济宁市无界科技有限公司 锂离子电池的锂位钠掺杂型磷酸铁锂正极材料及其制备方法
CN102299336A (zh) * 2011-07-20 2011-12-28 彩虹集团公司 一种锂离子电池正极材料磷酸铁锂的制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101264874A (zh) * 2008-03-12 2008-09-17 周葛亮 一种掺杂合成正极材料磷酸铁锂的方法
CN101504979A (zh) * 2009-03-19 2009-08-12 上海微纳科技有限公司 LiFePO4/C复合正极材料一种新型制备方法
CN106299251A (zh) * 2015-05-25 2017-01-04 深圳市沃特玛电池有限公司 一种动力电池复合正极材料的制备方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4325598A3 (en) * 2022-08-18 2024-03-13 Advanced Lithium Electrochemistry Co., Ltd. Dual-cation metal battery and charging and discharging method thereof

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