一种高倍率磷酸铁锂正极材料及电池极片的利记博彩app
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种高倍率磷酸铁锂正极材料的制备方法，以及使用这种高倍率正极 材料制成的正极片。
【背景技术】
[0002] 正极材料的发展与电池性能密切相关，因此人们一直在开发新型的正级材料。目 前广泛研宄的锂离子电池正极材料集中于锂的过渡金属氧化物如层状结构的LiM02(M=Co、 Ni、Mn)和尖晶石结构的LiMn204。作为正极材料它们各具特色，LiC〇02成本高，资源贫乏， 毒性大；LiNi02制备困难，热稳定性差；LiMn204容量较低，循环稳定性较差。为了解决以上 材料的缺陷，电池界做了大量研宄。1997年，Padhi等报道了橄榄石型的LiFeP04具有优良 的电化学性能，其中LiFeP04原料来源广泛，价格低廉，无环境污染，材料的热稳定性好，所 制备电池的安全性能突出，使其成为最具开发和应用潜力的新一代锂离子电池正极材料。 但纯相LiFeP04材料由于锂离子扩散速度慢和电子导电性差，没用实用价值。通过包覆，离 子掺杂和添加金属导电粉末可以提高材料的导电性；通过纳米化或制备多孔材料可以缩短 锂离子的扩散路径，以此来提高锂离子的利用率。常见的碳包覆方式导致碳层只能对粒子 进行部分的包覆，很难完全对粒子进行包覆，这就照成了一定的极化现象，很难满足快速充 放电性能的要求。
[0003] 石墨烯是近几年兴起的一种新材料，它的结构可以理解为单层的石墨，因为其具 有极佳的导电性能，同时对锂离子也存在着良好的导电性能，使其在作为添加剂改性材料 方面具有更突出的优势。由于石墨烯特殊的二维平面结构，可以使材料在其表面生长或者 石墨稀对材料进行包覆，形成复合材料。
[0004] 通过专利检索，专利200910052413. 3, 一种石墨烯复合的锂离子电池正极材料磷 酸铁锂及其制备方法，使用高电导率的石墨烯作为导电材料，但由于存在石墨烯复合程度 不高的问题，因而在充放电过程中会出现一定程度的极化现象。专利201010207516. 5,磷 酸铁锂材料的制备方法及锂离子电池及其正极片，通过化学镀的方法制备磷酸铁锂复合材 料，由于采用化学镀方法进行表面包覆，来提高材料的导电性，但存在长程导电性不足的问 题。通过专利检索，还未发现以下的相关报道：将磷酸铁锂表面进行化学镀金属和掺杂石墨 烯结合起来来改善磷酸铁锂材料的电导率。本复合材料有如下优点：1.采用化学镀法实现 分子级别的表面包覆；2.掺杂石墨稀可大大改善磷酸铁锂材料的导电性。
【发明内容】
[0005] 本发明目的在于提供了一种高倍率LiFeP04复合材料及电池极片的制备方法，包 括如下步骤：步骤一，磷酸铁锂正极材料的制备或者直接使用市面上现成的磷酸铁锂正极 材料；步骤二，磷酸铁锂表面化学镀金属铝单质；步骤三，磷酸铁锂-石墨烯复合材料的制 备；步骤四，以上述正极材料制成的正极片。
[0006] 依据本发明的一种高倍率LiFeP04复合材料及电池极片的制备方法中，所述步骤 一中，磷酸铁锂正极材料可以使用现在常见的方法进行合成或者直接购买市面上现成的磷 酸铁锂正极材料。若自己合成磷酸铁锂，烧结温度为600-850度，保温时间l-10h，并有氩 气或者氮气保护气体。
[0007] 依据本发明的一种高倍率LiFeP04复合材料及电池极片的制备方法中，所述步骤 二中，磷酸铁锂表面化学镀金属（以金属铝为例)，包括如下几个子步骤： 1. 制备金属熔盐电镀液：所述金属熔盐电镀液包括铝金属室温熔盐； 2. 活化液的配置：将含有活性金属Pd，Ru或Rh离子的氯化盐溶液加入到乙醇，丙醇或 者乙二醇中，配置成醇水混合物的活化液； 3. 磷酸铁锂正极材料的活化：在氮气或氩气惰性气氛下，将磷酸铁锂材料浸泡在上述 活化液中，在惰性气体保护下进行回流，使活性金属沉积在活化基体磷酸铁锂材料表面，将 活化后的磷酸铁锂正极材料洗涤过滤并真空干燥； 4. 在惰性气体保护下，将活化后的磷酸铁锂正极材料至于电镀液中，控制还原条件，磷 酸铁锂表面层积金属单质，所述氧化还原反应温度为25-50度； 5. 用无水乙醇对表面镀金属的磷酸铁锂正极材料进行洗，将清洗后的磷酸铁锂复合材 料真空烘干。
[0008] 依据本发明的一种高倍率LiFeP04复合材料及电池极片的制备方法中，所述步骤 三中，磷酸铁锂/石墨烯复合材料的制备。将磷酸铁锂复合材料和按照一定重量的石墨烯 或氧化石墨充分混合均匀后，在惰性气体保护中500-800度煅烧一段时间后冷却即可得到 所要制备的高倍率磷酸铁锂材料。
[0009] 依据本发明的一种高倍率LiFeP04复合材料及电池极片的制备方法中，所述步骤 四中，将上述磷酸铁锂复合材料、导电剂及粘结剂按照一定的配比混均匀后，涂覆于箔材表 面，烘干并进行压实后即所得电池极片。
[0010] 依据本发明的一种高倍率LiFeP04复合材料及电池极片中，优选的，所述无机金 属铝盐包括卤化铝，所述卤化铝的含量占熔熔融盐总量的20-50% ;所述有机卤化鑰盐包括 卤化季胺盐，卤化咪唑盐，吡啶盐，所述有机卤化鑰盐含量站熔融盐总量的30-80% ;所述有 机还原剂在电镀液中的浓度范围为0. 005-0. 5mol/L，所述有机还原剂与所述铝金属熔盐 中铝盐的摩尔比为0. 5-5. 0。
[0011] 依据本发明的一种高倍率LiFeP04复合材料及电池极片中，优选的，所述活化液 还包括浓度不大于0.Olmol/L的聚合物稳定剂，所述稳定剂包括，聚乙烯醇或者聚乙二醇。
[0012] 依据本发明的一种高倍率LiFeP04复合材料及电池极片中，优选的，覆铝量占复 合材料总量的〇. 1-5. 0%。
[0013] 依据本发明的一种高倍率LiFeP04复合材料及电池极片中，优选的，磷酸铁锂/石 墨烯复合材料的制备方法，所述石墨烯材料为由单层或者层数介于1-20层之间的碳材料 组成。
[0014] 依据本发明的一种高倍率LiFeP04复合材料及电池极片中，优选的，磷酸铁锂/ 石墨烯复合材料的制备方法，原料均匀混合方法是固相或者固液机械充分混合，液相物质 可以采用乙醇或者丙酮，混合时间为2-50h，其中石墨烯含量为磷酸铁锂正极材料重量的 0. 1-5% 之间。
[0015] 依据本发明的一种高倍率LiFeP04复合材料及电池极片中，优选的，磷酸铁锂/石 墨烯复合材料的制备方法，在有氮气进行保护的情况下550°C煅烧0. 5-5h，自然冷却即得 到本发明的磷酸铁锂/石墨烯复合材料。
[0016] 本发明的高倍率LiFeP04复合材料的特征在于，磷酸铁锂表面均匀包覆一层铝金 属，然后再和石墨烯组成复合材料，石墨烯分布在磷酸铁锂颗粒内