一种掺杂硅酸亚铁锂正极材料的制备方法

摘要

一种掺杂硅酸亚铁锂正极材料的制备方法，其技术方案是：按照初始反应物中锂离子∶亚铁离子∶硅原子∶亚磷酸根离子的摩尔比＝(0.95～1.10)∶(0.95～1.10)∶(0.80～0.999)∶(0.001～0.286)称量锂盐、亚铁盐、硅化合物和亚磷酸盐，混合得到初始反应混合物。加入初始反应混合物的无水状态化合物重量的1％～30％的含碳化合物和无水状态化合物的体积的0.10倍～10倍的湿磨介质，球磨混合，水浴加热，再球磨混合，最后干燥。干燥的粉体置于惰性气氛或弱还原气氛中，采用两段烧结法或程序升温两段烧结法制备掺杂硅酸亚铁锂。该电极材料具有较好的放电性能，制备的样品在位于3.0V区的放电容量明显增加，在0.3C倍率电流下的循环性能佳，为产业化打下良好的基础。

主权项

一种掺杂硅酸亚铁锂正极材料的制备方法，其特征在于制备过程由以下步骤组成：按照反应物中锂离子∶亚铁离子∶硅原子∶亚磷酸根离子的摩尔比＝(0.95～1.10)∶(0.95～1.10)∶(0.80～0.999)∶(0.001～0.286)称量锂盐、亚铁盐、硅化合物、亚磷酸盐，混合得到初始反应混合物；加入以上初始反应混合物的无水化合物合计重量的1％～30％的含碳化合物；再加入以上初始反应混合物的无水化合物的合计体积的0.10倍～10倍体积的湿磨介质，用100rpm～1000rpm的转速球磨混合20分钟～3小时，在45℃～95℃的水浴中加热1小时～12小时，再用100rpm～1000rpm的转速球磨混合3小时～12小时，在55℃～135℃下于10Pa～10132Pa压力的真空中干燥；干燥的粉体置于惰性气氛或弱还原气氛中，采用两段烧结法或程序升温两段烧结法制备掺杂硅酸亚铁锂；所述的亚磷酸盐的化学组成为AH2PO3或A2HPO3，或是AH2PO3或A2HPO3的一水合物、二水合物或三水合物时，A代表Na+、K+、Ag+或NH4+离子；所述的亚磷酸盐的化学组成为EHPO3或E(H2PO3)2，或是EHPO3或E(H2PO3)2的一水合物、二水合物或三水合物时，E代表Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ga2+、Ge2+、Sn2+、Mn2+、Fe2+、Co2+、Ni2+、Cu2+或Zn2+；所述的亚磷酸盐的化学组成为G(H2PO3)3，或是G(H2PO3)3的一水合物、二水合物或三水合物时，G代表Al3+、Bi3+、Cr3+、Sc3+；所述的两段烧结法是在200℃～500℃温度区间的任一温度下，将干燥的粉体预烧结3小时～12小时，冷却至室温制得母体预烧料；在母体预烧料中加入以上初始反应混合物的无水化合物的合计体积的0.10倍～10倍体积的湿磨介质，用100rpm～1000rpm的转速球磨3小时～12小时，在55℃～135℃下于10Pa～10132Pa压力的真空中干燥；干燥的粉体置于惰性气氛或弱还原气氛中，在550℃～850℃温度区间的任一温度下烧结3小时～24小时，制备得到掺杂硅酸亚铁锂；所述的程序升温两段烧结法是按照0.5℃/min～30℃/min的加热速率将干燥的粉体由室温加热到200℃～550℃温度区间的任一温度，保温预烧结3小时～12小时，冷却至室温制得母体预烧料；在母体预烧料中加入以上初始反应混合物的无水化合物的合计体积的0.10倍～10倍体积的湿磨介质，用100rpm～1000rpm的转速球磨3小时～12小时，在55℃～135℃下于10Pa～10132Pa压力的真空中干燥；干燥的粉体置于惰性气氛或弱还原气氛中，按照0.5℃/min～30℃/min的加热速率由室温加热至600℃～850℃温度区间的任一温度，保温烧结3小时～24小时，制备得到掺杂硅酸亚铁锂；所述的硅的化合物为正硅酸四乙酯、正硅酸四甲酯、二氧化硅、纳米二氧化硅、硅酸、偏硅酸、四(1-甲基乙基)硅酸酯、六甲基二硅氮烷、七甲基二硅氮烷或三乙基甲硅烷。