專利名稱：稀土鋰鐵磷化合物的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋰離子二次電池正極材料，特別涉及用做鋰離子電池正極材料的 稀土鋰鐵磷化合物的制備方法。
背景技術(shù)：
目前，大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的鋰電池正極材料主要為LiCo02、LiMn2O4, LiCo173Ni173Mn173O20由于鈷資源稀缺，價(jià)格昂貴，使LiCoO2在大容量電池上的應(yīng)用受到限制； LiMn2O4價(jià)格低廉，但其高溫循環(huán)性能差，高功率放電條件下會(huì)大大縮短電池的使用壽命； 而LiC0l/3Ni1/3Mni/3A三元材料的倍率性能較差，也不能滿足動(dòng)力電池的要求。因此，如何研 究開發(fā)出一種能用于大容量，高功率的鋰離子電池正極材料成為當(dāng)前的熱點(diǎn)。在對(duì)正交橄 欖石結(jié)構(gòu)的LiFePO4MW的研究中發(fā)現(xiàn)，該材料集中了 LiCoOyLiMn2OpLiColZ3NilZ3Mnv3O2等 優(yōu)點(diǎn)，價(jià)格低廉，工作電壓適中，放電平穩(wěn)，比容量高，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，安全性能和循環(huán)壽命極佳， 儲(chǔ)存性能優(yōu)和對(duì)環(huán)境友好等特點(diǎn)，是一種真正的綠色能源。但是，磷酸鐵鋰也有其自身的缺 點(diǎn)，如鋰離子在磷酸鐵鋰中擴(kuò)散困難以及本身的電導(dǎo)率很低等，這些因素都影響著磷酸鐵 鋰的大倍率放電和低溫放電性能，從而大大制約了其在電動(dòng)工具和電動(dòng)汽車領(lǐng)域的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種稀土鋰鐵磷化合物的制備方法，使用該種方法可顯著提高 所制備的稀土鋰鐵磷化合物的電子導(dǎo)電率、優(yōu)異的倍率性能及低溫放電性能。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明 目的的技術(shù)方案是，稀土鋰鐵磷化合物的制備方法，其特征在有以下步驟(1).將鋰源、鐵 源、磷源和稀土源按鋰鐵磷稀土元素的摩爾比為1 :0. 9-0. 99 1 0. 01-0. 1配料置于球 磨機(jī)中研磨0.1-10小時(shí)得到前驅(qū)體，O).將前驅(qū)體置于高溫爐中，在保護(hù)氣氛中燒結(jié)，燒 結(jié)溫度為400-1000°C，熱處理時(shí)間為2-30小時(shí)，(3).將上述步驟(2 )的燒結(jié)產(chǎn)物置于球 磨機(jī)中進(jìn)行破碎研磨0. 1-10小時(shí)，制成稀土鋰鐵磷化合物。所述鋰源為碳酸鋰或磷酸二氫 鋰，所述鐵源為草酸亞鐵、磷酸亞鐵和氧化鐵的一種或兩種以上混合物，所說磷源為正磷酸 鐵、磷酸一銨和磷酸二氫鋰中的一種或兩種以上的混合物，所述稀土源為鈧、釔、鑭系元素 的氧化物和硝酸化合物中的一種或二種以上的化合物。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較具有所制備 的產(chǎn)物的導(dǎo)電性能及高溫循環(huán)性能好的顯著優(yōu)點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式
將鋰源、鐵源、磷酸源和稀土源，經(jīng)機(jī)械混合，進(jìn)行燒結(jié)熱處理后得到燒結(jié)后產(chǎn)物，將燒 結(jié)產(chǎn)物進(jìn)行破碎處理得到本發(fā)明的目標(biāo)產(chǎn)物稀土鋰鐵磷化合物。本發(fā)明以下實(shí)例實(shí)施例 IKiYatllFea99PO4
(1 ).將磷酸鋰、草酸亞鐵和磷酸一銨硝酸釔以Li :Y:Fe:P摩爾比為1 :0.01 0. 99 1混合在一起，在球磨機(jī)中研磨10小時(shí)得到前驅(qū)體。( 2 ).將前驅(qū)體置于高溫爐中，在氮?dú)鈿夥罩羞M(jìn)行燒結(jié)處理，燒結(jié)溫度為 400°C，熱處理時(shí)間為30小時(shí)，得到燒結(jié)后產(chǎn)物。(3).將燒結(jié)后產(chǎn)物置于球磨機(jī)中，研磨10小時(shí)，進(jìn)行破碎，得到本發(fā)明的產(chǎn)物L(fēng)iYo. OiFeO. 99PO4。實(shí)施例2 LiLEitl. 05Fe0.95P04
1.將磷酸二氫鋰、草酸亞鐵和硝酸鑭以Li =La =Fe =P摩爾比為1 :0. 05 :0. 95 1混合 在一起，于球磨機(jī)中研磨8小時(shí)得到前驅(qū)體。2.將前驅(qū)體置于高溫爐中，在氬氣氣氛中進(jìn)行燒結(jié)處理，燒結(jié)溫度為600°C，熱處 理時(shí)間為M小時(shí)，得到燒結(jié)后產(chǎn)物。3.將燒結(jié)后產(chǎn)物置于球磨機(jī)中，研磨8小時(shí)，進(jìn)行破碎，得到本發(fā)明的產(chǎn)物 LiLa0 05^^0. 95P04o實(shí)施例SjLiCeaiFea9PO4
1.將碳酸鋰、正磷酸鐵和硝酸鈰以Li =Ce =Fe =P摩爾比為1 :0. 1 :0. 9 1混合在一起， 于球磨機(jī)中研磨0. 1小時(shí)得到前驅(qū)體。2.將前驅(qū)體置于高溫爐中，在氫氣氣氛中進(jìn)行燒結(jié)處理，燒結(jié)溫度為1000°C，熱 處理時(shí)間為2小時(shí)，得到燒結(jié)后產(chǎn)物。3.將燒結(jié)后產(chǎn)物置于球磨機(jī)中，研磨0. 1小時(shí)，進(jìn)行破碎，得到本發(fā)明的產(chǎn)物 LiCe0 iFe0_ 9 040實(shí)施例4 LiNd。. 01Fe0.99P04
1.將磷酸二氫鋰、氧化鐵和氧化釹以Li =Nd =Fe =P摩爾比為1 :0. 01 :0. 99 1混合在 一起，于球磨機(jī)中研磨8小時(shí)得到前驅(qū)體。2.將前驅(qū)體置于高溫爐中，在氮?dú)夂蜌錃饣旌线M(jìn)行燒結(jié)處理，燒結(jié)溫度為800°C， 熱處理時(shí)間為12小時(shí)，得到燒結(jié)后產(chǎn)物。3.將燒結(jié)后產(chǎn)物置于球磨機(jī)中，研磨4小時(shí)，進(jìn)行破碎，得到本發(fā)明的產(chǎn)物 LiNda01Fetl99PO4o實(shí)施例5 LiSm0.02Fe0.98P04
1.將碳酸鋰、草酸亞鐵和磷酸一銨、硝酸釤以Li =Sm =Fe =P摩爾比為1 :0. 02 :0. 98 1 混合在一起，于球磨機(jī)中研磨6小時(shí)得到前驅(qū)體。2.將前驅(qū)體置于高溫爐中，在氮?dú)鈿夥罩羞M(jìn)行燒結(jié)處理，燒結(jié)溫度為700°C，熱處 理時(shí)間為20小時(shí)，得到燒結(jié)后產(chǎn)物。3.將燒結(jié)后產(chǎn)物置于球磨機(jī)中，研磨4小時(shí)，進(jìn)行破碎，得到本發(fā)明的產(chǎn)物 LiSm0 02Fe0 98P04。實(shí)施例6 LiErtl. 08Fe0.92P04
1.將碳酸鋰、草酸亞鐵、磷酸一銨和硝酸鉺以Li =Er =Fe =P摩爾比為1 :0. 08 :0. 92 1 混合在一起，于球磨機(jī)中研磨0. 5小時(shí)得到前驅(qū)體。2.將前驅(qū)體置于高溫爐中，在氮?dú)鈿夥罩羞M(jìn)行燒結(jié)處理，燒結(jié)溫度為900°C，熱處 理時(shí)間為8小時(shí)，得到燒結(jié)后產(chǎn)物。3.將燒結(jié)后產(chǎn)物置于球磨機(jī)中，研磨2小時(shí)，進(jìn)行破碎，得到本發(fā)明的產(chǎn)物 LiEr0 08^^0.92PO40將上述方法制備的稀土型鋰鐵磷化合物與鋰離子電池負(fù)極材料人造石墨，以偏氟 乙烯為極板粘結(jié)劑，分別制成鋰離子電池的正極片與負(fù)極片，以聚丙烯微孔膜為電極隔膜， 以體積比碳酸二甲酯碳酸二乙酯碳酸乙烯酯=1 1 1的IM六氟磷酸鋰為電解液組裝成鋰離子電池，對(duì)其進(jìn)行性能測(cè)試，見下表 實(shí)施例制備的鋰離子正極材料性能表
權(quán)利要求
1.稀土鋰鐵磷化合物的制備方法，其特征在有以下步驟(1)將鋰源、鐵源、磷源和 稀土源按鋰鐵磷稀土元素的摩爾比為1 :0. 9-0. 99 1 0. 01-0. 1配料置于球磨機(jī)中研 磨0. 1-10小時(shí)得到前驅(qū)體；O)將前驅(qū)體置于高溫爐中，在保護(hù)氣氛中燒結(jié)，燒結(jié)溫度為 400-1000°C，熱處理時(shí)間為2-30小時(shí)；(3)將上述步驟O)的燒結(jié)產(chǎn)物置于球磨機(jī)中進(jìn)行 破碎研磨0. 1-10小時(shí)，制成稀土鋰鐵磷化合物。
2.如權(quán)利要求的稀土鋰鐵磷化合物的制備方法，其特征在于所述鋰源為碳酸鋰或 磷酸二氫鋰，所述鐵源為草酸亞鐵、磷酸亞鐵和氧化鐵的一種或兩種以上混合物，所述磷源 為正磷酸鐵、磷酸一銨和磷酸二氫鋰中的一種或兩種以上的混合物，所述稀土源為鈧、釔、 鑭系元素的氧化物和硝酸化合物中的一種或二種以上的化合物。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種稀土鋰鐵磷化合物的制備方法，涉及一種鋰離子二次電池正極材料。本發(fā)明的目的是提供一種稀土鋰鐵磷化合物的制備方法，使用該種方法可顯著提高所制備的稀土鋰鐵磷化合物的電子導(dǎo)電率、優(yōu)異的倍率性能及低溫放電性能。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案要點(diǎn)是，有以下步驟(1)將鋰源、鐵源、磷源和稀土源按鋰鐵磷稀土元素的摩爾比為10.9-0.9910.01-0.1配料置于球磨機(jī)中研磨得到前驅(qū)體，(2)將前驅(qū)體置于高溫爐中，在保護(hù)氣氛中燒結(jié)，(3)將上述步驟﹙2﹚的燒結(jié)產(chǎn)物進(jìn)行破碎研磨，制成稀土鋰鐵磷化合物。本發(fā)明用于制備鋰電池的正極材料。
文檔編號(hào)H01M4/1397GK102130332SQ20111003643
公開日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2011年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月12日
發(fā)明者崔成偉, 龐景森, 李良玉, 李述中, 楊書廷, 林玉燕, 王濤, 許澤輝, 郭思思, 高玉軍 申請(qǐng)人:新鄉(xiāng)市中科科技有限公司, 新鄉(xiāng)市格瑞恩新能源材料股份有限公司