CN107834037A - 一种利用香草酸改性制备复合电极微粉材料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用香草酸改性制备复合电极微粉材料的方法。其方法是：按照Li1‑ xYxFePO4的原子比例取适量的醋酸锂、草酸亚铁、磷酸二氢铵Pr粉进行混合，将其混合原料用玛瑙研钵进行研磨，研磨充分后得前驱体粉末，再加入适量的香草酸，继续研磨，均匀后在惰性气体氛围保护下进行热处理，自然冷却至室温后，即得到一种香草酸改性制备复合电极微粉材料。

Description

一种利用香草酸改性制备复合电极微粉材料的方法
技术领域
本发明涉及一种掺杂香草酸改性锂离子复合电极微粉材料及其方法，属于电极材料领域。
背景技术
目前，在锂离子电池材料中，磷酸铁锂(LiFePO4)为代表的聚阴离子结构磷酸盐材料，以突出的安全性、超长循环寿命、低成本等特点在锂离子电子领域受到了广泛关注。但是由于磷酸铁锂(LiFePO4)具有稍微扭曲的六方密堆积排列结构，在锂原子所在的 a-c 平面中，包含有 PO4四面体，晶体中PO4限制了 Li+的移动空间，使磷酸铁锂材料的充放电性能受到影响，因此，LiFePO4的电子、离子导电率均比较低，尤其在大电流放电的条件下，会有较大的容量损失。
中国发明专利201010300220.8公开了一种磷酸亚铁锂锂离子电池正极材料的制备方法，该方法将粉状铁源、锂源、磷源在螺杆机中挤压粉碎。用该法不能得到晶型规整的粉体材料，而且工艺复杂，需要长时间高温煅烧。在磷酸铁锂制备过程中添加稀土少量的Pr元素，稀土Pr能够代替了Li的位置，很好的融入到橄榄石结构中，起到改善磷酸铁锂的导电率。但是单单添加Pr稀土元素，对LiFePO4的导电率性能改善不明显。
发明内容
本发明在制备LiFePO4中添加稀土Pr粉和腐植酸进行掺杂，改善磷酸铁锂的导电率，具体制备工艺包括如下步骤：
⑴以醋酸锂（CH3COOLi·2H2O，分析纯）作为锂源，以草酸亚铁（FeC2O4・2H2O，分析纯）作为铁源，磷酸二氢铵（NH4H2PO4，分析纯）作为磷酸源，及Pr粉（分析纯）、香草酸（分析纯）作为掺杂原料。首先按照Li1-xPrxFePO4（0.01≤X≤0.1）的原子比例配料原料，将配好的原料置于玛瑙研钵中，进行研磨，研磨一段时间，粉体会先变成粥状，并伴有醋酸味冒出，继续研磨，当粉体全部变成淡黄色的粉末停止研磨，得前驱体粉末；
⑵将步骤⑴所得到的前驱体粉末，再加入适量的腐植酸，研磨均匀；
⑶在惰性气体氛围保护下，将步骤(2)所得的混合物粉末进行热处理；
⑷所得产物在惰性气体氛围保护下自然冷却至室温，即得到一种掺杂香草酸的复合电极微粉材料。
所述的电极材料粉体的制备工艺，在步骤⑴中，X的取值范围优先为0.02-0.03之间，研磨中伴有醋酸味冒出时，优先继续研磨时间控制在0.6小时。所述的电极材料粉体的制备工艺，在步骤⑵中，所述香草酸添加量为前驱体质量百分比的3-4%。所述的电极材料粉体的制备工艺，在步骤⑶中，所述的热处理过程是：在氮气氛围条件下，先在300-400℃环境恒温加热6-9h，然后将温度升至500-550℃，恒温10-12h。所述的电极材料粉体的制备工艺，在步骤⑷中，所述的惰性气体氛围是在氮气氛围下。
通过此方法制备复合电极微粉材料具有如下优点：
⑴工艺简单，生产成本低；
⑵电极微粉材料导电 性能得到较大改善。
实施例一：
先取0.98份的醋酸锂（CH3COOLi·2H2O，分析纯）、1份的草酸亚铁（FeC2O4・2H2O，分析纯）、1份的磷酸二氢铵（NH4H2PO4，分析纯）和0.02份的Pr粉（分析纯）置于玛瑙罐中混合研磨，研磨一段时间，黄色粉体变成粥状，并伴有醋酸味冒出，此时继续研磨0.6小时，反应物变成淡黄色的粉末，得前驱体粉末。取5g前驱体粉末，并与0.15g香草酸（分析纯）混合均匀，在惰性气体氮气氛围保护于300℃的条件下，将所得的混合物粉末进行热处理6h，再将温度升高至500℃，恒温热处理10h，所得产物在氮气惰性气体氛围保护下自然冷却至室温，即得到一种掺杂香草酸的复合电极微粉材料。
实施例二：
先取0.98份的醋酸锂（CH3COOLi·2H2O，分析纯）、1份的草酸亚铁（FeC2O4・2H2O，分析纯）、1份的磷酸二氢铵（NH4H2PO4，分析纯）和0.02份的Pr粉（分析纯）置于玛瑙罐中混合研磨，研磨一段时间，黄色粉体变成粥状，并伴有醋酸味冒出，此时继续研磨0.6小时，反应物变成淡黄色的粉末，得前驱体粉末。取20g前驱体粉末，并与0.6g香草酸（分析纯）混合均匀，在惰性气体氮气氛围保护于350℃的条件下，将所得的混合物粉末进行热处理8h，再将温度升高至500℃，恒温热处理11h，所得产物在氮气惰性气体氛围保护下自然冷却至室温，即得到一种掺杂香草酸的复合电极微粉材料。
实施例三：
先取0.97份的醋酸锂（CH3COOLi·2H2O，分析纯）、1份的草酸亚铁（FeC2O4・2H2O，分析纯）、1份的磷酸二氢铵（NH4H2PO4，分析纯）和0.03份的Pr粉（分析纯）置于玛瑙罐中混合研磨，研磨一段时间，黄色粉体变成粥状，并伴有醋酸味冒出，此时继续研磨0.6小时，反应物变成淡黄色的粉末，得前驱体粉末。取50g前驱体粉末，并与2g香草酸（分析纯）混合均匀，将混合物装入一端封口的石英玻璃管中，往内充满适量氮气，再用高温火焰熔融石英管开口另一端使其密封，将密封的石英玻璃管投入水中验证气密性，若无气泡，则可认定其密封性良好，将粉末在氮气的保护条件下进行高温加热至400℃，恒温9小时，然后升高温度至550℃，恒温12小时，所得产物在惰性气氛保护下自然冷却至室温，收集粉末即得一种掺杂香草酸的复合电极微粉材料。

Claims (5)

1.一种利用香草酸改性制备复合电极微粉材料的方法，其特征在于该方法按如下步骤进行：
⑴以醋酸锂（CH3COOLi·2H2O，分析纯）作为锂源，以草酸亚铁（FeC2O4・2H2O，分析纯）作为铁源，磷酸二氢铵（NH4H2PO4，分析纯）作为磷酸源，及Pr粉（分析纯）、香草酸（分析纯）作为掺杂原料，首先按照Li1-xPrxFePO4（0.01≤X≤0.1）的原子比例配料原料，将配好的原料置于玛瑙研钵中，进行研磨，研磨一段时间，粉体会先变成粥状，并伴有醋酸味冒出，继续研磨，当粉体全部变成淡黄色的粉末停止研磨，得前驱体粉末；
⑵将步骤⑴所得到的前驱体粉末，再加入适量的腐植酸，研磨均匀；
⑶在惰性气体氛围保护下，将步骤(2)所得的混合物粉末进行热处理；
⑷所得产物在惰性气体氛围保护下自然冷却至室温，即得到一种掺杂香草酸的复合电极微粉材料。
2.如权利要求1所述的一种利用香草酸改性制备复合电极微粉材料的方法，其特征在于，在步骤⑴中，X的取值范围优先为0.02-0.03之间，研磨中伴有醋酸味冒出时，优先继续研磨时间控制在0.6小时。
3.如权利要求1所述的一种利用香草酸改性制备复合电极微粉材料的方法，其特征在于，在步骤⑵中，所述香草酸添加量为前驱体质量百分比的3-4%。
4.如权利要求1-3任意权利要求所述的一种利用香草酸改性制备复合电极微粉材料的方法，在步骤⑶中，所述的热处理过程是：在氮气氛围条件下，先在300-400℃环境恒温加热6-9h，然后将温度升至500-550℃，恒温10-12h。
5.如权利要求1-3任意权利要求所述的一种利用香草酸改性制备复合电极微粉材料的方法，其特征在于，在步骤⑷中，所述的惰性气体氛围是在氮气氛围下。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN101696000A (zh) * 2009-11-04 2010-04-21 彩虹集团电子股份有限公司 一种使用草酸亚铁制备磷酸亚铁锂的方法
CN102651474A (zh) * 2012-05-24 2012-08-29 四川科能锂电有限公司 一种锂电池正极活性材料磷酸铁锂的制备方法
CN103165896A (zh) * 2011-12-13 2013-06-19 湖南省正源储能材料与器件研究所 一种增稠剂掺杂改性制备磷酸铁锂/碳复合材料的方法

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