锂离子电池正极材料磷酸铁锂纳米纤维及其制备方法

摘要

发明涉及锂离子电池正极材料，具体来说涉及一种锂离子电池正极材料磷酸铁锂纳米纤维及其制备方法和采用该材料制备的锂离子电池，属于动力电池技术领域。本发明提供的磷酸铁锂纳米纤维，其特征在于，所述的磷酸铁锂纳米纤维表面光滑，直径170～250nm，长度大于100μm。本发明包括四个步骤：首先，配制纺丝液，将无机盐、高分子、溶剂按照一定比例混合；其次，制备复合纳米纤维，采用静电纺丝技术实现；第三步，制备磷酸铁锂纳米纤维，通过控制热处理过程参数实现；最后，组装锂离子电池并测试其性能。

主权项

一种磷酸铁锂纳米纤维的制备方法，其特征在于，所述的磷酸铁锂纳米纤维表面光滑，直径170～250nm，长度大于100μm；所述的磷酸铁锂纳米纤维的分子式为LiFePO4，为橄榄石结构，所述方法包括以下具体步骤：一、纺丝液的配制(一)将锂源，铁源，磷源溶于溶剂中，搅拌得到磷酸铁锂前驱体溶液，所述的磷酸铁锂前驱体至少含有1种锂源、1种铁源、1种磷源，所述的锂源为硝酸锂或氢氧化锂中的1种或2种的混合物，所述的铁源为硝酸铁、醋酸亚铁、氯化铁、氯化亚铁或硫酸亚铁铵中的1种以上的混合物，所述的磷源为磷酸、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵或磷酸铵中的1种以上的混合物，所述的溶剂为水、乙醇或N，N‑二甲基甲酰胺(DMF)中的1种以上的混合物，其中，锂源，铁源和磷源的比例按照物质的量计为1：1：1；(二)向所述磷酸铁锂前驱体溶液中加入高分子模板剂，搅拌得到磷酸铁锂前驱体和高分子的混合纺丝液，所述的高分子模板剂为聚乙烯吡咯烷酮(PVP)或聚乙烯醇(PVA)中的1种或2种的混合物；其质量百分比为：磷酸铁锂前驱体  8～25％，高分子          10～25％，溶剂            65～72％；二、磷酸铁锂前驱体／高分子复合纳米纤维的制备采用静电纺丝方法，纺丝电压为8～25kV、固化距离为10～25cm，纺丝温度为10～30℃，湿度为30～60％，得到磷酸铁锂前驱体／高分子复合纳米纤维；三、磷酸铁锂纳米纤维的制备对磷酸铁锂前驱体／高分子复合纳米纤维进行热处理，升温速率为0.5～10.0℃／min；首先在300～400℃空气氛围内保温4～8小时，然后在600～800℃范围内的某一温度下氮气或氩气气氛中保温10～24小时，之后自然冷却至室温，得到磷酸铁锂纳米纤维。