专利名称：钴酸锶镧与碳复合包覆磷酸亚铁锂的锂离子电池正极材料及其制备方法
技术领域：
本发明是关于锂离子电池的，特别涉及一种钴酸锶镧(IAl6Srci.4Co02.8，简写为 LSC)与碳(C)复合包覆LiFePO4W锂离子电池正极材料及制备方法。
背景技术：
在电子数码产品等不要求锂离子电池具有很大容量的场合，锂离子电池已经形成了很大的生产规模。但便携式电动工具、电动汽车等需要的大容量、高功率的锂离子电池尚处于研究开发阶段。其中LWePO4(磷酸铁锂)材料具有原料资源丰富、容量高、充放电平台稳定、无毒、环境友好、热稳定性好、安全性高等优点，因此成为最有潜力的新一代锂离子电池正极材料。但是LWePO4M料存在一个致命的缺点就是电导率较低，其原因来自两个方面一是颗粒之间的电子电导率较低，二是颗粒内部锂离子嵌入和脱出的扩散速率较低，造成离子电导率较低。这使得电池在大电流充放电时容量衰减迅速，高倍率性能差。由于锂离子电池在使用过程中，LiFePO4颗粒往往直接与电解液接触，导致其不断受到侵蚀而使性能逐渐变差。针对Lii^ePO4材料存在的问题，国内外主要采用改善颗粒间导电性、提高LiFePO4 颗粒内部本征导电能力、优化合成工艺细化晶粒等改性方法。改善颗粒间导电性主要通过包覆导电材料来实现，如包覆碳[Kadoma Y, Kim J M, Abiko K, et al, Optimization of electrochemicalproperties of LiFeP04/C prepared by an aqueous solution method using sucrose [J], Electrochimica Acta，2010，55 :1034-1041]、金属[Mi C H, Cao Y X, Zhang X G, et al, Synthesisand characterization of LiFePO4/ (Ag+C) composite cathodes with nano-carbon webs [J], PowderTechnology, 2008,181 :301-306]、合金[Xu J, Chen G Electrochemical Performance of LiFePO4Cathode Material Coated with PbTe [J], Electrochemical and Solid-State Letters, 2009,12(11) :H399_H401]、导电金属氧化物[Jin Y, Yang C P, Rui X H, et al, V2O3Hiodified LiFeP04/Ccomposite with improved electrochemical performance[J], Journal of Power Sources,2011,196 5623-5630]、导电聚合物[Boyano I，Blazquez J A, Meatza I D, et al, Preparation ofC-LiFeP04/polypyrrole lithium rechargeable cathode by consecutive potential stepselectrodeposition [J], Journal of Power Sources, 2010,195 :5351-5359]、碳纳米管[Liu Y J,Li XH,Guo H J,et al,Effect of carbon nanotube on the electrochemical performance OfC-LiFePO4/graphite battery[J], Journal of Power Sources,2008, 184 :522-526]以及石墨烯[Su F Y, Y ou C H, He Y B, et al, Flexible and planar graphene conductive additives for lithium-ionbatteries[J], Journal of Materials Chemistry, 2010, 20 :9644-9650]；提高颗粒内部本征导电能力主要通过离子掺杂来实现，如 Cl 惨杂[Sun C S, Zhang Y, Zhang X J, et al, Structural andelectrochemicalproperties of Cl-doped LiFePO4/C[J], Journal of Power Sources,2010,195 3680-3683]；细化晶粒主要通过降低合成温度，采用共沉淀、溶胶_凝胶等液相合成法等途径来实现。 目前研究最成熟的包覆手段是碳包覆，碳的包覆不仅使材料的电子电导率得到提高，同时也能细化晶粒。但是，单纯的碳包覆很难在LiFePO4颗粒表面生成连续、均勻、完整的包覆层。且碳包覆量不宜过大，它会降低正极材料的振实密度，从而降低电池的能量密度，应尽量降低碳的含量。包覆金属效果很好，但是工艺复杂，价格昂贵。一些学者采用导电聚合物与碳复合包覆LiFePO4的方法实现改性取得不错效果，Boyano等采用聚吡咯 (polypyrrole)与碳复合包覆Lii^ePO4材料，取得较好的电化学性能[Boyano I，Blazquez J A,Meatza I D,et al,Preparation of C-LiFePO4/polypyrro1e lithium rechargeable cathode byconsecutive potential steps electrodeposition[J], Journal of Power Sources, 2010,195 :5351-5359]。Jin等人采用在LiFePO4表面包覆碳与导电金属氧化物V2O3的方法来实现改性，采用球磨与固相法相结合在LiFePO4表面形成碳与V2O3原位包覆，取得了较好电化学性能[Jin Y，Yang C P，Rui X H，et al, V2O3Hiodified LiFePO4/ C composite with improved electrochemicalperformance[J], Journal of Power Sources，2011，196 :5623-5630]。近来有学者采用碳纳米管[Liu Y J, Li X H, Guo H J, et al,Effect of carbon nanotube on the electrochemical performanceofC-LiFePO4/ graphite battery [J], Journal of Power Sources，2008，184 :522-526]或石墨烯[Su FY, You C H, He Y B, et al, Flexible and planar graphene conductive additives for lithium-ionbatteries [J], Journal of Materials Chemistry，2010，20 :9644-9650]作为导电添加剂直接与LWePO4复合，改善了正极材料高倍率电化学性能。碳纳米管或石墨烯作为导电添加剂改变了传统导电添加剂与LiFePO4颗粒点-点接触的情况，而成为点-线或者点-面接触，再加上纳米管或石墨烯由于其结晶性完整，自身具有非常好的导电性，所以其添加量不需太多就可实现良好的效果。由于导电添加剂添加量降低，也使得正极材料能量密度提高。然而由于碳纳米管或石墨烯价格昂贵，该方法在大规模应用上存在困难。中国发明专利[郭瑞松，崔妍，C和金属氧化物包覆Lii^ePO4锂离子电池正极材料及制备方法， CN 101567447A]报道了采用酒精悬浮液法与球磨法制备金属氧化物锰酸锶镧(LSM)与碳复合包覆LiFePO4材料，取得较好效果，其中LSM室温下块体电导率大于lOOScm—1。本发明在此基础上做了进一步发展，采用导电性更高的金属氧化物LSC(室温下块体电导率约为 3000Scm_1)制备LSC与碳复合包覆Lii^ePO4材料。
发明内容
本发明的目的，是克服现有碳包覆Lii^ePO4正极材料高倍率充放电性能差的缺点， 提供一种对锂离子电池正极LWePO4材料进行LSC与碳复合包覆、具有优良电化学性能 (特别是高倍率电化学性能)的锂离子电池正极材料。本发明选用固体氧化物燃料电池阴极材料LSC作为包覆物，该材料在金属氧化物中具有高的电导率，用它对Lii^ePO4材料进行碳-金属氧化物复合包覆，采用酒精悬浮液法实现LSC与碳复合包覆LiFeP04。因为LSC具有较高的导电性，可以修复C的不连续导电层，增强粉末的电导率，还使得LSC/Lii^P04界面的电极反应动力学过程相对于CzliFePO4界面更为迅速，因此该方法能明显提高正极材料的电化学性能，特别是高倍率电化学性能。 此外，正极材料表面的C和LSC复合包覆还阻止了 LiFePO4颗粒与电解液的直接接触，降低了锂离子正极材料被电解液的腐蚀，提高了电池的循环特性。本发明通过如下技术方案予以实现。一种钴酸锶镧与碳复合包覆磷酸亚铁锂的锂离子电池正极材料，所述钴酸锶镧即 LaQ.6SrQ.4CO02.8，简写为LSC，所述磷酸亚铁锂即Lii^ePO4,其特征在于，以C包覆的Lii^ePO4粉末为基体，再在其表面包覆LSC，形成C和LSC复合包覆Lii^ePO4 ；C含量占LiFeP04+C的质量百分比为1 12%，其余为LiFePO4 ；LSC含量占LiFeP04+C+LSC的质量百分比为0. 1 10%,其余为 LiFeP04+C。LSC与碳复合包覆LiFePO4的锂离子电池正极材料的制备方法，其步骤为将 LiFeP04+C粉体和LSC粉体分别按照比例称量，分别分散于酒精中，LiFeP04+C悬浮液质量浓度为0. 1 30%，LSC悬浮液质量浓度0. 05 20% ；再将两种悬浮液分别经超声振荡 10 60分钟后于室温下搅拌1 10小时；然后将LSC悬浮液一滴滴加入LiFeP04+C悬浮液中，于25 80°C搅拌，使悬浮液蒸发至成为糊状，干燥；在惰性气氛中于200 700°C热处理1 10小时，再研磨、过筛，得到LiFeP04+C+LSC目标粉体。所述的LiFeP04+C粉体，分别采用碳热还原法、溶胶凝胶法或者微波合成法来制备。所述所述的LSC粉体，分别采用甘氨酸燃烧法或者溶胶凝胶法来制备。本发明的有益效果是，通过对锂离子电池正极Lii^ePO4材料进行LSC与碳复合包覆。纳米LSC颗粒修复了 LiFePO4表面的不完整碳包覆导电层，还起到如下两方面的作用
(1)提高了LiFePO4活性物质的离子电导率和电子电导率，提高了正极材料的放电容量；
(2)阻止LiFePO4颗粒与电解液的直接接触，减少电解液对活性物质的腐蚀，改善了循环性能。本发明采用酒精悬浮液法实现了 LSC与碳复合包覆Lii^ePO4,并通过最佳包覆配比与工艺参数，获得了具有优良电化学性能的锂离子电池正极材料，为开发其在高倍率充放电情况下的应用，奠定了良好的基础。
图1是实施例3的放电容量曲线。图2是实施例4的微观透射电镜照片。
具体实施例方式本发明所用初始原料均采用市售的分析纯原料。本发明LSC与碳复合包覆Lii^ePO4的锂离子电池正极材料，以C包覆的Lii^ePO4粉末为基体，再在其表面包覆LSC，形成C和LSC复合包覆Lii^ePO4 ；C含量占LiFeP04+C的质量百分比为1 12%，其余为LiFePO4 ；LSC含量占LiFeP04+C+LSC的质量百分比为0. 1 10%,其余为 LiFeP04+C。本发明采用碳热还原法、溶胶凝胶法、微波合成法等方法来制备LWeP04+C粉体； 采用甘氨酸燃烧法或溶胶凝胶法来制备LSC粉末。
本发明LSC与碳复合包覆LiFePO4的锂离子电池正极材料的制备方法，将 Lii^eP04+C粉体和LSC粉体按照比例称量，分别分散于无水乙醇中，LiFeP04+C质量浓度为 0. 1 30 %，LSC质量浓度为0. 05 20 %，超声振荡10 60分钟后，于室温下搅拌1 10 小时；然后在25 80°C的温度范围内、加热搅拌的前提下将LSC溶液一滴滴加入Lii^ePO4/ C悬浮液，继续在该温度下加热搅拌，使液体蒸发至成为糊状，干燥，在惰性气氛(如氮气气氛)中于200 700°C热处理1 10小时，研磨，过沘0目筛，得到LiFeP04+C+LSC目标粉体。以上述方法制备的LiFeP04+C+LSC复合包覆的正极材料作为正极活性物质，乙炔黑为导电剂，66. 3wt. %的聚四氟乙烯乳液(PTFE)为粘结剂，按照质量比为80 15 5混合。用无水乙醇做分散剂，超声振荡15分钟，然后反复搅拌至成团，于双辊轧膜机上压为厚度140微米的薄膜。在130°C干燥30分钟，然后从薄膜上冲出直径约12. 4毫米的正极片以本发明中所有测试电池均采用M30型扣式电池。电池的装配在充满氩气的手套箱(Etelux Lab2000)中进行，电解液为lmol/L LiPF6的碳酸乙烯酯(EC)和二甲基碳酸酯 (DMC)混合液(EC与DMC的体积比为1 1)。组装电池所用的上、下盖和垫片都要事先用酒精清洗干净后进行干燥。为除去材料表面的空气和水分，装配电池之前，将所有材料置于手套箱中4小时以上。负极使用圆片状金属锂。与正极活性物质相比，锂负极的用量过剩。具体装配工艺过程为在相对湿度<2%的手套箱中先把正极材料放在下盖的中央，加入适量的lmol/L LiPF6的碳酸乙烯酯(EC)和二甲基碳酸酯(DMC)混合液，然后放入一层 Celgard MOO聚丙烯微孔膜隔膜，再放入负极材料锂片，使其置于中央，正好与锂片相对， 最后放入垫片，盖好上盖，组装成模拟电池。将装好的模拟电池放入电池模具中，用扳手上紧，测其电压以确保未发生短路现象。用样品袋封住接口，把装好的模拟电池移出手套箱。使用深圳市新威尔电子有限公司生产的电池性能测试系统在2. 5 4. 2V电压范围对实验电池进行充放电容量、循环性能等的测试。充放电制度如下⑴静置1分钟；⑵ 恒电流充电至4. 2V ； (3)静置1分钟；(4)恒电流放电至2. 5V。测试前，为使新组装的扣式电池达到稳定状态，需要放置M小时以上再进行充放电测试。本发明采用甘氨酸燃烧法制备LSC粉体的制备方法如下以Sr (NO3)2, Co (NO3)2 · 6H20, La(NO3)2 · 6H20为初始原料，按照化学计量比分别称取溶于去离子水中，加入甘氨酸。其中，甘氨酸与所有金属离子的摩尔比(G/Mn+)为2. 0。将前驱体溶液在机械搅拌的前提下用电炉加热，待溶液中的部分水分蒸发后将红棕色溶液分批移至家用不锈钢锅中继续加热，直至发生自燃现象，得到的疏松棕色粉末即为初级粉料。将初级粉末在1000°C 下煅烧2小时得到包覆所用LSC粉体。本发明采用溶胶凝胶法制备LSC粉体的制备方法如下以Sr (N03)2、 Co(NO3)2 ·6Η20、La(NO3)2 ·6Η20、Ε ΤΑ(乙二胺四乙酸)为初始原料，按照化学计量比分别称取溶于去离子水中。其中EDTA与金属阳离子的摩尔比为1.5 1。向混合溶液中滴加氨水调节混合溶液的pH值在8 9之间。将混合溶液置于80°C下加热搅拌至黏稠状，经干燥得到干凝胶。研磨，在700°C下煅烧2小时得到包覆所用LSC粉体。本发明采用溶胶凝胶法制备LiFeP04+C粉体的制备方法如下将0. 02mol Li3PO4 与0. 04mol H3PO4溶于400mL去离子水中，在70°C下搅拌1小时；另将0. 06mol FeC6H5O7和适量草酸溶于600mL去离子水中，在60°C下搅拌1小时。将两溶液混合，并在60°C下加热搅拌直至形成溶胶。将所得到的溶胶在80°C下烘干得到干凝胶，研磨过60目筛后在还原气氛中 V^i= 95 5)400°C保温2小时，然后继续加热至700°C保温8小时，过观0 目筛，得到LiFeP04/C锂离子电池正极材料。草酸的含量在0. 7倍至2倍之间变化。本发明采用微波合成法制备LiFeP04+C粉体的制备方法如下将反应物Li2CO3,草酸亚铁(FeC2O4 · 2H20)、NH4H2PO4、蔗糖按化学计量比混合，用无水乙醇分散，然后进行球磨。 干燥后过60目筛，在98MI^的压力下压成圆片，放入装有一定量活性炭的坩埚中，以10%的功率加热35分钟。冷却后研磨，过观0目筛，得到LiFeP04+C锂离子电池正极材料。本发明采用碳热还原法制备LiFeP04+C粉体的制备方法如下将反应物LiOH、 FePO4 · 2H20按化学计量比称量，加入一定比例的葡萄糖作为还原剂和碳源。放入研钵中加入丙酮研磨均勻后，在压力机上进行压片。在氮气气氛中650°C煅烧10小时，冷却后研磨， 过观0目筛，得到LiFeP04+C锂离子电池正极材料。实施例1采用碳热还原法制备的Lii^eP04+C(C含量3. 58wt. % )作为基体材料，采用上述的甘氨酸燃烧法制备的LSC粉体作为包覆物。将2. 97克基体材料分散于150克无水乙醇中 (质量浓度1.9wt. %)，将0.03克的LSC分散于20克无水乙醇中(质量浓度0. 15wt. % ), 将上述两溶液分别超声振荡20分钟后于室温下搅拌4小时。将LSC酒精悬浮液一滴滴加入Lii^P04/C悬浮液中，于60°C搅拌，使混合悬浮液蒸发至成为糊状。之后放在烘箱中干燥，在氮气气氛中于400°C热处理2小时，研磨，过筛，得到lwt. % LSC包覆的LiFeP04/C/ LSC粉体，其电化学性能良好。电池首先以0. 1倍率充放电5个循环，然后紧接着分别以0.2 倍率、0. 5倍率、1倍率、2倍率、5倍率分别充放电10个循环，结果表明具有较好的高倍率性能和循环性能。0. 1倍率的最高放电比容量为155. 3mAh/g ；0. 2倍率最高放电比容量为 148. 8mAh/g ；0. 5倍率最高放电比容量为139. 3mAh/g ；1倍率最高放电比容量为122. 8mAh/ g ；2倍率最高放电比容量为102. ImAh/g ；5倍率放电比容量为68. 8mAh/g。实施例2取碳热还原法制备的Lii^eP04+C(C含量3. 58wt. % )作为基体材料，采用上述的甘氨酸燃烧法制备LSC。取2. 94克的LiFeP04/C材料分散于150克无水乙醇中(质量浓度 1. 9wt. % )，0. 06克的LSC分散于30克无水乙醇中(质量浓度0. 2wt. % )，超声振荡20分钟后于室温下搅拌4小时；然后在25°C加热搅拌的前提下将LSC溶液一滴滴加入LWePO4/ C溶液，继续在该温度下加热搅拌，使液体蒸发至成为糊状，之后放在烘箱中于70°C以下干燥，在氮气气氛中于400°C热处理2小时，研磨，过观0目筛，得到2wt. % LSC包覆的 LiFeP04/C/LSC粉体。电池首先以0. 1倍率充放电5个循环，然后紧接着分别以0. 2倍率、 0. 5倍率、1倍率、2倍率、5倍率分别充放电10个循环，结果表明具有较好的高倍率性能和循环性能。0. 1倍率的最高放电比容量为155. 8mAh/g ；1倍率放电比容量为131. 6mAh/g, 5 倍率放电比容量为80. 9mAh/g。实施例3取碳热还原法制备的Lii^eP04+C(C含量3. 58wt. % )材料，采用上述的甘氨酸燃烧法制备LSC。取2.91克的1^让冲04/(材料分散于150克无水乙醇中(质量浓度1.9wt. %), 0. 09克的LSC分散于45克无水乙醇中(质量浓度0. 2wt. % )，超声振荡20分钟后于室温下搅拌4小时；然后在70°C加热搅拌的前提下将LSC酒精悬浮液一滴滴加入Lii^P04/C酒精悬浮液中，继续在该温度下加热搅拌，使液体蒸发至成为糊状，之后放在烘箱中于70°C以下干燥，在氮气气氛中于400°C热处理2小时，研磨，过观0目筛，得到3wt. % LSC包覆的 Lii^P04/C/LSC粉体。电池首先以0. 1倍率充放电5个循环，然后紧接着分别以0. 2倍率、0. 5 倍率、1倍率、2倍率、5倍率分别充放电10个循环，结果表明具有较好的高倍率性能和循环性能。0. 1倍率的最高放电比容量为155. 8mAh/g ；0. 2倍率最高放电比容量为150. 5mAh/g ； 0. 5倍率最高放电比容量为143. 3mAh/g ； 1倍率最高放电比容量为133. 9mAh/g ；2倍率最高放电比容量为120. ImAh/g ；5倍率放电比容量为87. 6mAh/g。与LSC包覆前Li!^eP04/C材料放电容量相比可见，各倍率放电容量较包覆前均有不同程度的提高，尤其是高倍率下放电容量获得了明显提高。3wt. % LSC包覆前后正极材料各倍率放电容量曲线如图1所示。实施例4取碳热还原法制备的Lii^eP04+C(C含量3. 58wt. % )材料，采用上述的甘氨酸燃烧法制备LSC。取2.88克的1^让冲04/(材料分散于150克无水乙醇中(质量浓度1.9wt. %), 0. 12克的LSC分散于45克无水乙醇中(质量浓度0.27wt. % )，超声振荡20分钟后于室温下搅拌4小时；然后在60°C加热搅拌的前提下将LSC酒精悬浮液一滴滴加入LiFePO4/ C酒精悬浮液中，继续在该温度下加热搅拌，使液体蒸发至成为糊状，之后放在烘箱中于 70°C干燥，在氮气气氛中于400°C热处理2小时，研磨，过观0目筛，得到% LSC包覆的 Lii^P04/C/LSC粉体。电池首先以0. 1倍率充放电5个循环，然后紧接着分别以0. 2倍率、0. 5 倍率、1倍率、2倍率、5倍率分别充放电10个循环，结果表明具有较好的高倍率性能和循环性能。0. 1倍率的最高放电比容量为156. 5mAh/g ；0. 2倍率最高放电比容量为151. 6mAh/ g ；0. 5倍率最高放电比容量为144. 5mAh/g ； 1倍率最高放电比容量为136. 6mAh/g ；2倍率最高放电比容量为125. 4mAh/g ；5倍率放电比容量为93. ImAh/g。该材料微观透射照片如图2 所示。实施例5取微波合成法制备的Lii^eP04+C(C含量12wt. 粉体作为基体材料，采用上述溶胶凝胶法制备的LSC粉体用于包覆。取0. 999克的LiFeP04/C材料分散于998克无水乙醇中(质量浓度0. Iwt. %)，0.001克LSC分散于2克无水乙醇中(质量浓度0.05wt. %)，超声振荡10分钟后于室温下搅拌10小时；然后在25°C加热搅拌的前提下将LSC酒精悬浮液一滴滴加入LiFeP04/C酒精悬浮液中，继续在该温度下加热搅拌，使液体蒸发至成为糊状， 之后放在烘箱中于80°C以下干燥，在惰性气氛如氮气气氛中于700°C热处理1小时，研磨， 过观0目筛，得到0. lwt. % LSC包覆的LiFeP04/C/LSC粉体。该材料具有较好的电化学性能。实施例6采用碳热还原法制备的Lii^eP04+C(C含量3. 58wt. % )作为基体材料，采用上述的甘氨酸燃烧法制备的LSC粉体作为包覆物。将2. 85克基体材料分散于120克无水乙醇中 (质量浓度2. 3wt. %)，将0. 15克的LSC分散于60克无水乙醇中(质量浓度0. 25wt. % ), 将上述两溶液分别超声振荡20分钟后于室温下搅拌4小时。将LSC酒精悬浮液一滴滴加入Lii^P04/C悬浮液中，于60°C搅拌，使混合悬浮液蒸发至成为糊状。之后放在烘箱中干燥，在氮气气氛中于400°C热处理2小时，研磨，过筛，得到5wt. % LSC包覆的LiFeP04/C/LSC粉体，其电化学性能良好。电池首先以0. 1倍率充放电5个循环，然后紧接着分别以0.2 倍率、0. 5倍率、1倍率、2倍率、5倍率分别充放电10个循环，结果表明具有较好的高倍率性能和循环性能。0. 1倍率的最高放电比容量为155. OmAh/g ；0. 2倍率最高放电比容量为 146. 7mAh/g ；0. 5倍率最高放电比容量为138. 7mAh/g ；1倍率最高放电比容量为125. 4mAh/ g ；2倍率最高放电比容量为110. OmAh/g ；5倍率放电比容量为73. 5mAh/g。实施例7取微波合成法制备的Lii^eP04+C(C含量IOwt. 粉体作为基体材料，采用上述溶胶凝胶法制备的LSC粉体用于包覆。取9. 7克的LiFeP04/C材料分散于233克无水乙醇中 (质量浓度^t. % )，0. 3克的LSC分散于1. 2克无水乙醇中(质量浓度20wt. % )，超声振荡40分钟后于室温下搅拌1小时；然后在40°C加热搅拌的前提下将LSC酒精悬浮液一滴滴加入LiFeP04/C酒精悬浮液中，继续在该温度下加热搅拌，使液体蒸发至成为糊状，之后放在烘箱中于70°C以下干燥，在氮气气氛中于200°C热处理10小时，研磨，过观0目筛，得到3wt. % LSC包覆的LiFeP04/C/LSC粉体。该材料具有较好的电化学性能。实施例8取溶胶凝胶法制备的LiFeP04+C(C含量lwt. % )粉体作为基体材料，采用上述溶胶凝胶法制备的LSC粉体用于包覆。取1.8克的1^ 冲04/(材料分散于4.2克无水乙醇中(质量浓度30wt. % )，0. 2克的LSC分散于19. 8克无水乙醇中(质量浓度lwt. % )，超声振荡60分钟后于室温下搅拌1小时；然后在70°C加热搅拌的前提下将LSC酒精悬浮液一滴滴加入LiFeP04/C酒精悬浮液中，继续在该温度下加热搅拌，使液体蒸发至成为糊状， 之后放在烘箱中于70°C以下干燥，在氮气气氛中于300°C热处理4小时，研磨，过观0目筛， 得到IOwt. % LSC包覆的LiFeP04/C/LSC粉体。该材料具有较好的电化学性能。本发明提出的LSC与碳复合包覆锂离子电池正极材料Lii^eP04+C+LSC及其制备方法，已通过实施实例进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明的内容、精神和范围内对本文所述的内容进行改动或适当变更与组合，来实现本发明。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明的精神、范围和内容中。
权利要求
1.一种钴酸锶镧与碳复合包覆磷酸亚铁锂的锂离子电池正极材料，所述钴酸锶镧即 LEta6Sra4CoC^8，简写为LSC，所述磷酸亚铁锂即Lii^ePO4,其特征在于，以C包覆的Lii^ePO4粉末为基体，再在其表面包覆LSC，形成C和LSC复合包覆Lii^ePO4 ；C含量占LiFeP04+C的质量百分比为1 12%，其余为LiFePO4 ；LSC含量占LiFeP04+C+LSC的质量百分比为0. 1 10%,其余为 LiFeP04+C。
2.权利要求1的LSC与碳复合包覆Lii^ePO4的锂离子电池正极材料的制备方法，其步骤为将Lii^P04+C粉体和LSC粉体分别按照比例称量，分别分散于酒精中，LiFeP04+C悬浮液质量浓度为0. 1 30%，LSC悬浮液质量浓度0. 05 20% ；再将两种悬浮液分别经超声振荡10 60分钟后于室温下搅拌1 10小时；然后将LSC悬浮液一滴滴加入LiFeP04+C悬浮液中，于25 80°C搅拌，使悬浮液蒸发至成为糊状，干燥；在惰性气氛中于200 700°C 热处理1 10小时，再研磨、过筛，得到Lii^P04+C+LSC目标粉体。
3.权利要求2的LSC与碳复合包覆LiFePO4的锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述的LiFeP04+C粉体，分别采用碳热还原法、溶胶凝胶法或者微波合成法来制备。
4.权利要求2的LSC与碳复合包覆LiFePO4的锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述所述的LSC粉体，分别采用甘氨酸燃烧法或者溶胶凝胶法来制备。
全文摘要
本发明公开了一种La0.6Sr0.4CoO2.8(LSC)与碳复合包覆锂离子电池正极材料LiFePO4，以C包覆的LiFePO4粉末为基体，再在其表面包覆LSC，形成C和LSC复合包覆LiFePO4；C含量占LiFePO4+C的质量百分比为1～12％；LSC含量占LiFePO4+C+LSC的质量百分比为0.1～10％。制备方法为，将LiFePO4+C粉体和LSC粉体分别称量，分散于酒精中；再将两种悬浮液分别经超声振荡10～60分钟后于室温下搅拌1～10小时；然后将LSC悬浮液一滴滴加入LiFePO4+C悬浮液中，于25～80℃搅拌，使其蒸发至糊状，干燥；在惰性气氛中于200～700℃热处理1～10小时，再研磨、过筛，得到LiFePO4+C+LSC目标粉体。本发明提高了LiFePO4活性物质的离子电导率和电子电导率，提高了正极材料的放电容量；阻止LiFePO4颗粒与电解液的直接接触，减少了电解液对活性物质的腐蚀，改善了循环性能。
文档编号H01M4/62GK102403511SQ20111037747
公开日2012年4月4日 申请日期2011年11月24日 优先权日2011年11月24日
发明者曹建梅, 郭瑞松 申请人:天津大学