本發(fā)明涉及鋰離子電池正極材料領(lǐng)域，具體涉及一種碳包覆的磷酸鐵鋰正極材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
在能源危機和環(huán)境保護雙重壓力下，世界各國紛紛制定節(jié)能減排的目標(biāo)，采取有效措施實現(xiàn)經(jīng)濟的綠色發(fā)展，最終實現(xiàn)經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型和低碳經(jīng)濟的轉(zhuǎn)變。磷酸鐵鋰材料為橄欖石結(jié)構(gòu)分類中的一種，具有能量密度高、環(huán)境友好、無記憶效應(yīng)、安全性好、循環(huán)次數(shù)多，壽命長、制造成本低廉等優(yōu)點，被國際電源界公認(rèn)為是最具前途的鋰離子動力和儲能電池正極材料，對電動汽車產(chǎn)業(yè)及新型儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有著重要的意義，市場前景廣闊，社會意義巨大。但同樣磷酸鐵鋰材料也存在著振實密度低、電子電導(dǎo)率低、鋰離子擴散效率小等缺點。
為了克服磷酸鐵鋰正極材料的缺點，人們做了大量的研究工作，通過對磷酸鐵鋰材料改性而提高其導(dǎo)電性能。例如，在磷酸鐵鋰顆粒表面進(jìn)行包覆與摻雜改性一層像碳、錳、鈷這樣的導(dǎo)電材料。其中表面碳包覆是磷酸鐵鋰正極材料改性的重要手段。
眾所周知，碳原子間可以通過SP3、SP2、SP雜化軌道形成穩(wěn)定的單鍵、雙鍵和三鍵，并由此構(gòu)成零維(C60、C36)、一維(碳納米管)、二維(石墨、石墨烯)、三維(金剛石)等結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)迥異的同素異形體碳材料。其中納米碳材料具有獨特的物化性質(zhì)，其包覆量為重量比4％～9％時，改性磷酸鐵鋰材料的導(dǎo)電性能最佳。但是由于納米碳具有巨大的表面能，極易團聚，影響了碳材料優(yōu)異性能的發(fā)揮。同時這些無機碳源與磷酸鐵鋰都屬無機物，表面沒有親和力，只是物理的吸附在磷酸鐵鋰材料的外表面，其大多微細(xì)的孔徑內(nèi)部碳源無法進(jìn)入，從而大大減少了它們的接觸面積。也有采用有機碳源改性的方法，如選用瀝青、聚乙烯醇、石墨烯、乙炔黑、葡萄糖及聚乙烯等含碳?xì)涞挠袡C物。但由于這些有機碳源與無機的磷酸鐵鋰表面親和力較差，結(jié)合強度不高。
還有一些研究采用自制的方法得到有機碳源。例如中國專利CN201110314514.0公開了一種表面碳包覆的鋰電池用磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，將所制備的碳材類流體材料與固相反應(yīng)制備磷酸鐵鋰的前驅(qū)體材料充分混合，利用碳材類流體材料對前驅(qū)體材料的良好包覆性能，最終固相反應(yīng)生成具有良好碳包覆層的鋰電池用磷酸鐵鋰正極材料。但是該專利采用的制備方法極為復(fù)雜，并且液體的有機碳源都以水為介質(zhì)，磷酸鐵鋰材料內(nèi)部的許多微孔由于水的表面張力作用，造成毛細(xì)現(xiàn)象，碳源無法進(jìn)入微孔內(nèi)部，因而大大減少了有機碳源的包覆面積。
因此，為了克服以上采用無機及有機碳源包覆磷酸鐵鋰制備改性磷酸鐵鋰正極材料的過程中存在的缺點，急需一種碳源與磷酸鐵鋰表面親和力強、包覆面積大的磷酸鐵鋰正極材料的改性方法，使得合成可控，有效提高制備得到的改性磷酸鐵鋰正極材料的導(dǎo)電性能。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明針對上述問題，提供了一種碳包覆的磷酸鐵鋰正極材料及其制備方法，采用可溶性原料作為反應(yīng)物，通過微波溶劑熱反應(yīng)，得到純相磷酸鐵鋰前驅(qū)體顆粒，然后采用帶有陽離子基團的有機高聚物作為碳源與純相磷酸鐵鋰充分接觸，在電鍵力的作用下，帶正電荷的有機高聚物與帶負(fù)電荷的磷酸鐵鋰產(chǎn)生強有力的結(jié)合而包覆在磷酸鐵鋰表面，并進(jìn)入磷酸鐵鋰微細(xì)的孔徑內(nèi)，大大擴大了包覆磷酸鐵鋰的面積；通過在氣氛爐中燒結(jié)，有機物轉(zhuǎn)變成純碳元素而均勻地包覆于磷酸鐵鋰顆粒的表面，從而形成碳包覆的磷酸鐵鋰正極材料。
本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案是：一種碳包覆的磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，包括以下步驟：
步驟S10，將LiOH·H2O、FeSO4·7H2O、H3PO4以摩爾比為3：1：1分散于去離子水與PEG400的混合液中，得到磷酸鐵鋰前驅(qū)體溶液；
步驟S20，將步驟S10得到的磷酸鐵鋰前驅(qū)體溶液轉(zhuǎn)移至微波反應(yīng)器中，在反應(yīng)溫度為160℃～200℃的條件下進(jìn)行微波溶劑熱反應(yīng)10min～30min，待反應(yīng)結(jié)束冷卻后，取出沉淀物，經(jīng)過濾、洗滌、干燥，得到純相磷酸鐵鋰前驅(qū)體顆粒；
步驟S30，將步驟S20制得的純相磷酸鐵鋰前驅(qū)體顆粒添加入濃度為5‰～6％的有機陽離子高聚物液體中，在攪拌速度為300rpm～1000rpm的條件下進(jìn)行攪拌處理10min～30min，得到有機碳包覆的磷酸鐵鋰漿料；
步驟S40，將步驟S30得到的有機碳包覆的磷酸鐵鋰漿料進(jìn)行固液分離，所得固體經(jīng)真空干燥、研磨處理，得到有機高聚物包覆的磷酸鐵鋰前驅(qū)體，再將有機高聚物包覆的磷酸鐵鋰前驅(qū)體轉(zhuǎn)入氣氛爐中，在非氧化性氣氛保護條件下，以1℃/min～30℃/min的升溫速率升溫至500℃～900℃，保溫1h～10h，再以1℃/min～30℃/min的降溫速率冷卻至室溫，即得到碳包覆的磷酸鐵鋰正極材料。
其中，磷酸鐵鋰屬于金屬的無機鹽類，一般表面都結(jié)合有微量的水分子，或者會吸附大氣中水蒸氣，從而在其表面產(chǎn)生大量的OH﹣基。由于OH﹣呈電負(fù)性，與帶正電荷的陽離子物質(zhì)極易產(chǎn)生電鍵力而結(jié)合?；诖朔N原理，采用可溶性原料作為反應(yīng)物，通過微波溶劑熱反應(yīng)，得到純相磷酸鐵鋰前驅(qū)體顆粒，然后采用帶有陽離子基團的有機高聚物作為碳源與純相磷酸鐵鋰充分接觸，在電鍵力的作用下，帶正電荷的有機高聚物與帶負(fù)電荷的磷酸鐵鋰產(chǎn)生強有力的結(jié)合而包覆在磷酸鐵鋰表面，并進(jìn)入磷酸鐵鋰微細(xì)的孔徑內(nèi)，大大擴大了包覆磷酸鐵鋰的面積，通過在氣氛爐中燒結(jié)，有機物轉(zhuǎn)變成純碳元素而均勻地包覆于磷酸鐵鋰顆粒的表面，從而形成碳包覆的磷酸鐵鋰正極材料。
進(jìn)一步地，步驟S10中，H3PO4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85％。
進(jìn)一步地，步驟S10中，混合液中：去離子水和PEG400的體積比為3：2。
進(jìn)一步地，步驟S10中，分散具體包括以下步驟：
步驟S11，將去離子水按體積分為五等份，將LiOH·H2O溶解于2體積份去離子水中配制成氫氧化鋰溶液，將FeSO4·7H2O溶解于2體積份去離子水中配制成硫酸亞鐵溶液，將H3PO4加入到1體積份去離子水中配制成磷酸溶液；
步驟S12，先將磷酸溶液倒入PEG400中，攪拌混合均勻后，再在攪拌狀態(tài)下加入氫氧化鋰溶液和硫酸亞鐵溶液，即得到磷酸鐵鋰前驅(qū)體溶液。
進(jìn)一步地，步驟S30中，純相磷酸鐵鋰前驅(qū)體顆粒與有機陽離子高聚物液體的添加比例為：1g：2mL～5mL。
進(jìn)一步地，步驟S30中，有機陽離子高聚物包括：陽離子聚丙烯酰胺、陽離子聚乙烯醇、陽離子淀粉、殼聚糖中的任一種。
進(jìn)一步地，步驟S40中，真空干燥處理的溫度為：60℃～85℃。
進(jìn)一步地，步驟S40中，非氧化性氣氛為：氫氣與惰性氣體的混合氣體。
更進(jìn)一步地，氫氣占混合氣體的質(zhì)量百分比為2％～5％。
本發(fā)明的另一發(fā)明目的，在于提供一種碳包覆的磷酸鐵鋰正極材料，采用上述制備方法制備而成。
本發(fā)明的優(yōu)點是：
1.本發(fā)明采用的制備方法可通過調(diào)節(jié)有機陽離子高聚物的濃度，方便地控制附載在磷酸鐵鋰表面碳元素的量，從而得到性能優(yōu)良的改性磷酸鐵鋰正極材料；
2.本發(fā)明采用微波溶劑熱反應(yīng)制備純相磷酸鐵鋰前驅(qū)體顆粒，使得可溶性原料在合成過程中能夠充分的接觸，讓納米晶粒自組裝形成尺寸均勻的球形顆粒，同時還可以通過調(diào)節(jié)反應(yīng)物濃度、pH值、物料配比、溶劑、反應(yīng)溫度和時間等控制晶體的生成，使得產(chǎn)物的形貌、尺寸和生長方向可控；
3.本發(fā)明采用帶正電荷的有機高聚物與帶負(fù)電荷的磷酸鐵鋰產(chǎn)生強有力的結(jié)合而包覆在磷酸鐵鋰表面，使得兩者具有強烈的親和性和結(jié)合強度，并進(jìn)入磷酸鐵鋰微細(xì)的孔徑內(nèi)，大大擴大了包覆磷酸鐵鋰的面積，通過在氣氛爐中燒結(jié)，有機物轉(zhuǎn)變成純碳元素而均勻地包覆于磷酸鐵鋰顆粒的表面，從而形成碳包覆的磷酸鐵鋰正極材料，不僅克服了磷酸鐵鋰正極材料的缺點，同時也克服了無機碳源改性時存在的表面親和性差、接觸面積小的缺點，以及部分有機碳源與無機磷酸鐵鋰接觸時親和性差、結(jié)合強度低的缺點；
4.本發(fā)明制備的碳包覆的磷酸鐵鋰正極材料性能優(yōu)良，可用以制造高能量密度以及一致性良好的動力電池；
5.本發(fā)明采用的有機碳包覆磷酸鐵鋰正極材料的制備方法簡單、高效，大大提高了碳與磷酸鐵鋰的接觸面積，并且縮短了工藝時間。
附圖說明
構(gòu)成本說明書的一部分、用于進(jìn)一步理解本發(fā)明的附圖示出了本發(fā)明的實施方案，并與說明書一起用來說明本發(fā)明的工藝流程。在附圖中：
圖1為本發(fā)明實施例1制得的碳包覆的磷酸鐵鋰正極材料的X射線衍射結(jié)果圖。
具體實施方式
以下對本發(fā)明的實施例進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。
實施例1
一種碳包覆的磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，包括以下步驟：
步驟S10，將63份LiOH·H2O溶解于400份去離子水中配制成氫氧化鋰溶液，將139份FeSO4·7H2O溶解于400份去離子水中配制成硫酸亞鐵溶液，將58份質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85％的H3PO4加入200份去離子水中配制成磷酸溶液，現(xiàn)將配制好的磷酸溶液倒入667份PEG400中，攪拌混合均勻后，再在攪拌狀態(tài)下緩慢加入所配制的氫氧化鋰溶液和硫酸亞鐵溶液，即得到磷酸鐵鋰前驅(qū)體溶液；
步驟S20，將步驟S10得到的磷酸鐵鋰前驅(qū)體溶液轉(zhuǎn)移至微波反應(yīng)器中，在反應(yīng)溫度為160℃的條件下進(jìn)行微波溶劑熱反應(yīng)20min，待反應(yīng)結(jié)束冷卻后，取出沉淀物，經(jīng)過濾、洗滌、干燥，得到純相磷酸鐵鋰前驅(qū)體顆粒；
步驟S30，取濃度為5‰的陽離子聚丙烯酰胺300mL，加入100g步驟S20制得的純相磷酸鐵鋰前驅(qū)體顆粒，在攪拌速度為300rpm的條件下進(jìn)行攪拌處理10min，使得純相磷酸鐵鋰前驅(qū)體顆粒與陽離子聚丙烯酰胺充分接觸并產(chǎn)生結(jié)合，得到有機碳包覆的磷酸鐵鋰漿料；
步驟S40，將步驟S30得到的有機碳包覆的磷酸鐵鋰漿料進(jìn)行固液分離，所得固體經(jīng)80℃真空干燥，再進(jìn)行研磨處理，得到有機高聚物包覆的磷酸鐵鋰前驅(qū)體，再將有機高聚物包覆的磷酸鐵鋰前驅(qū)體轉(zhuǎn)入氣氛爐中，在氫氬混合氣體條件下，以5℃/min的升溫速率升溫至700℃，保溫2h，再以8℃/min的降溫速率冷卻至室溫，即得到碳包覆的磷酸鐵鋰正極材料。其中氫氣占混合氣體的質(zhì)量百分比為2％。其中制備得到的碳包覆的磷酸鐵鋰正極材料呈現(xiàn)單分散的球形，且尺寸均一，平均尺寸為300nm。其含碳量為碳包覆的磷酸鐵鋰正極材料重量的6.5％。
采用日本理學(xué)公司制造的XRD衍射儀對實施例1制得的碳包覆的磷酸鐵鋰正極材料的晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征分析，所得X射線衍射分析結(jié)果如圖1所示，從圖1中可以看出，反應(yīng)產(chǎn)物的特征衍射峰都可以標(biāo)定為磷酸鐵鋰的衍射峰，沒有其他物質(zhì)的峰位出現(xiàn)，且特征衍射峰的相對強度較高，表明上述的磷酸鐵鋰正極材料的合成方法所得的最終物質(zhì)為結(jié)晶程度較高的純相磷酸鐵鋰。
實施例2
一種碳包覆的磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，包括以下步驟：
步驟S10，將63份LiOH·H2O溶解于400份去離子水中配制成氫氧化鋰溶液，將139份FeSO4·7H2O溶解于400份去離子水中配制成硫酸亞鐵溶液，將58份質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85％的H3PO4加入200份去離子水中配制成磷酸溶液，現(xiàn)將配制好的磷酸溶液倒入667份PEG400中，攪拌混合均勻后，再在攪拌狀態(tài)下緩慢加入所配制的氫氧化鋰溶液和硫酸亞鐵溶液，即得到磷酸鐵鋰前驅(qū)體溶液；
步驟S20，將步驟S10得到的磷酸鐵鋰前驅(qū)體溶液轉(zhuǎn)移至微波反應(yīng)器中，在反應(yīng)溫度為200℃的條件下進(jìn)行微波溶劑熱反應(yīng)10min，待反應(yīng)結(jié)束冷卻后，取出沉淀物，經(jīng)過濾、洗滌、干燥，得到純相磷酸鐵鋰前驅(qū)體顆粒；
步驟S30，取濃度為6％的陽離子淀粉液體300mL，加入100g步驟S20制得的純相磷酸鐵鋰前驅(qū)體顆粒，在攪拌速度為500rpm的條件下進(jìn)行攪拌處理15min，使得純相磷酸鐵鋰前驅(qū)體顆粒與陽離子淀粉充分接觸并產(chǎn)生結(jié)合，得到有機碳包覆的磷酸鐵鋰漿料；
步驟S40，將步驟S30得到的有機碳包覆的磷酸鐵鋰漿料進(jìn)行固液分離，所得固體經(jīng)80℃真空干燥，再進(jìn)行研磨處理，得到有機高聚物包覆的磷酸鐵鋰前驅(qū)體，再將有機高聚物包覆的磷酸鐵鋰前驅(qū)體轉(zhuǎn)入氣氛爐中，在氫氬混合氣體條件下，以4℃/min的升溫速率升溫至750℃，保溫5h，再以5℃/min的降溫速率冷卻至室溫，即得到碳包覆的磷酸鐵鋰正極材料。其中氫氣占混合氣體的質(zhì)量百分比為5％。其中制備得到的碳包覆的磷酸鐵鋰正極材料呈現(xiàn)單分散的球形，且尺寸均一，平均尺寸為280nm。其含碳量為碳包覆的磷酸鐵鋰正極材料重量的7.5％。
采用日本理學(xué)公司制造的XRD衍射儀對實施例2制得的碳包覆的磷酸鐵鋰正極材料的晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征分析，與圖1結(jié)果類似，表明合成方法所得的最終物質(zhì)為結(jié)晶程度較高的純相磷酸鐵鋰。
實施例3
一種碳包覆的磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，包括以下步驟：
步驟S10，將63份LiOH·H2O溶解于400份去離子水中配制成氫氧化鋰溶液，將139份FeSO4·7H2O溶解于400份去離子水中配制成硫酸亞鐵溶液，將58份質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85％的H3PO4加入200份去離子水中配制成磷酸溶液，現(xiàn)將配制好的磷酸溶液倒入667份PEG400中，攪拌混合均勻后，再在攪拌狀態(tài)下緩慢加入所配制的氫氧化鋰溶液和硫酸亞鐵溶液，即得到磷酸鐵鋰前驅(qū)體溶液；
步驟S20，將步驟S10得到的磷酸鐵鋰前驅(qū)體溶液轉(zhuǎn)移至微波反應(yīng)器中，在反應(yīng)溫度為180℃的條件下進(jìn)行微波溶劑熱反應(yīng)25min，待反應(yīng)結(jié)束冷卻后，取出沉淀物，經(jīng)過濾、洗滌、干燥，得到純相磷酸鐵鋰前驅(qū)體顆粒；
步驟S30，取濃度為4％的陽離子聚丙烯酰胺300mL，加入100g步驟S20制得的純相磷酸鐵鋰前驅(qū)體顆粒，在攪拌速度為400rpm的條件下進(jìn)行攪拌處理15min，使得純相磷酸鐵鋰前驅(qū)體顆粒與陽離子聚丙烯酰胺充分接觸并產(chǎn)生結(jié)合，得到有機碳包覆的磷酸鐵鋰漿料；
步驟S40，將步驟S30得到的有機碳包覆的磷酸鐵鋰漿料進(jìn)行固液分離，所得固體經(jīng)75℃真空干燥，再進(jìn)行研磨處理，得到有機高聚物包覆的磷酸鐵鋰前驅(qū)體，再將有機高聚物包覆的磷酸鐵鋰前驅(qū)體轉(zhuǎn)入氣氛爐中，在氫氬混合氣體條件下，以6℃/min的升溫速率升溫至780℃，保溫3h，再以13℃/min的降溫速率冷卻至室溫，即得到碳包覆的磷酸鐵鋰正極材料。其中氫氣占混合氣體的質(zhì)量百分比為3.5％。其中制備得到的碳包覆的磷酸鐵鋰正極材料呈現(xiàn)單分散的球形，且尺寸均一，平均尺寸為240nm。其含碳量為碳包覆的磷酸鐵鋰正極材料重量的7.8％。
采用日本理學(xué)公司制造的XRD衍射儀對實施例3制得的碳包覆的磷酸鐵鋰正極材料的晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征分析，與圖1結(jié)果類似，表明合成方法所得的最終物質(zhì)為結(jié)晶程度較高的純相磷酸鐵鋰。
實施例4
一種碳包覆的磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，包括以下步驟：
步驟S10，將63份LiOH·H2O溶解于400份去離子水中配制成氫氧化鋰溶液，將139份FeSO4·7H2O溶解于400份去離子水中配制成硫酸亞鐵溶液，將58份質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85％的H3PO4加入200份去離子水中配制成磷酸溶液，現(xiàn)將配制好的磷酸溶液倒入667份PEG400中，攪拌混合均勻后，再在攪拌狀態(tài)下緩慢加入所配制的氫氧化鋰溶液和硫酸亞鐵溶液，即得到磷酸鐵鋰前驅(qū)體溶液；
步驟S20，將步驟S10得到的磷酸鐵鋰前驅(qū)體溶液轉(zhuǎn)移至微波反應(yīng)器中，在反應(yīng)溫度為170℃的條件下進(jìn)行微波溶劑熱反應(yīng)30min，待反應(yīng)結(jié)束冷卻后，取出沉淀物，經(jīng)過濾、洗滌、干燥，得到純相磷酸鐵鋰前驅(qū)體顆粒；
步驟S30，取濃度為7‰的殼聚糖液體300mL，加入100g步驟S20制得的純相磷酸鐵鋰前驅(qū)體顆粒，在攪拌速度為600rpm的條件下進(jìn)行攪拌處理20min，使得純相磷酸鐵鋰前驅(qū)體顆粒與殼聚糖充分接觸并產(chǎn)生結(jié)合，得到有機碳包覆的磷酸鐵鋰漿料；
步驟S40，將步驟S30得到的有機碳包覆的磷酸鐵鋰漿料進(jìn)行固液分離，所得固體經(jīng)75℃真空干燥，再進(jìn)行研磨處理，得到有機高聚物包覆的磷酸鐵鋰前驅(qū)體，再將有機高聚物包覆的磷酸鐵鋰前驅(qū)體轉(zhuǎn)入氣氛爐中，在氫氬混合氣體條件下，以15℃/min的升溫速率升溫至850℃，保溫6h，再以1℃/min的降溫速率冷卻至室溫，即得到碳包覆的磷酸鐵鋰正極材料。其中氫氣占混合氣體的質(zhì)量百分比為2.5％。其中制備得到的碳包覆的磷酸鐵鋰正極材料呈現(xiàn)單分散的球形，且尺寸均一，平均尺寸為260nm。其含碳量為碳包覆的磷酸鐵鋰正極材料重量的7.8％。
采用日本理學(xué)公司制造的XRD衍射儀對實施例4制得的碳包覆的磷酸鐵鋰正極材料的晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征分析，與圖1結(jié)果類似，表明合成方法所得的最終物質(zhì)為結(jié)晶程度較高的純相磷酸鐵鋰。
實施例5
一種碳包覆的磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，包括以下步驟：
步驟S10，將63份LiOH·H2O溶解于200份去離子水中配制成氫氧化鋰溶液，將139份FeSO4·7H2O溶解于200份去離子水中配制成硫酸亞鐵溶液，將58份質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85％的H3PO4加入100份去離子水中配制成磷酸溶液，現(xiàn)將配制好的磷酸溶液倒入333份PEG400中，攪拌混合均勻后，再在攪拌狀態(tài)下緩慢加入所配制的氫氧化鋰溶液和硫酸亞鐵溶液，即得到磷酸鐵鋰前驅(qū)體溶液；
步驟S20，將步驟S10得到的磷酸鐵鋰前驅(qū)體溶液轉(zhuǎn)移至微波反應(yīng)器中，在反應(yīng)溫度為190℃的條件下進(jìn)行微波溶劑熱反應(yīng)15min，待反應(yīng)結(jié)束冷卻后，取出沉淀物，經(jīng)過濾、洗滌、干燥，得到純相磷酸鐵鋰前驅(qū)體顆粒；
步驟S30，取濃度為1％的陽離子聚乙烯醇液體200mL，加入100g步驟S20制得的純相磷酸鐵鋰前驅(qū)體顆粒，在攪拌速度為1000rpm的條件下進(jìn)行攪拌處理30min，使得純相磷酸鐵鋰前驅(qū)體顆粒與陽離子聚乙烯醇充分接觸并產(chǎn)生結(jié)合，得到有機碳包覆的磷酸鐵鋰漿料；
步驟S40，將步驟S30得到的有機碳包覆的磷酸鐵鋰漿料進(jìn)行固液分離，所得固體經(jīng)85℃真空干燥，再進(jìn)行研磨處理，得到有機高聚物包覆的磷酸鐵鋰前驅(qū)體，再將有機高聚物包覆的磷酸鐵鋰前驅(qū)體轉(zhuǎn)入氣氛爐中，在氫氦混合氣體條件下，以1℃/min的升溫速率升溫至500℃，保溫10h，再以30℃/min的降溫速率冷卻至室溫，即得到碳包覆的磷酸鐵鋰正極材料。其中氫氣占混合氣體的質(zhì)量百分比為4％。其中制備得到的碳包覆的磷酸鐵鋰正極材料呈現(xiàn)單分散的球形，且尺寸均一，平均尺寸為250nm。其含碳量為碳包覆的磷酸鐵鋰正極材料重量的8％。
采用日本理學(xué)公司制造的XRD衍射儀對實施例5制得的碳包覆的磷酸鐵鋰正極材料的晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征分析，與圖1結(jié)果類似，表明合成方法所得的最終物質(zhì)為結(jié)晶程度較高的純相磷酸鐵鋰。
實施例6
一種碳包覆的磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，包括以下步驟：
步驟S10，將63份LiOH·H2O溶解于800份去離子水中配制成氫氧化鋰溶液，將139份FeSO4·7H2O溶解于800份去離子水中配制成硫酸亞鐵溶液，將58份質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85％的H3PO4加入400份去離子水中配制成磷酸溶液，現(xiàn)將配制好的磷酸溶液倒入1333份PEG400中，攪拌混合均勻后，再在攪拌狀態(tài)下緩慢加入所配制的氫氧化鋰溶液和硫酸亞鐵溶液，即得到磷酸鐵鋰前驅(qū)體溶液；
步驟S20，將步驟S10得到的磷酸鐵鋰前驅(qū)體溶液轉(zhuǎn)移至微波反應(yīng)器中，在反應(yīng)溫度為180℃的條件下進(jìn)行微波溶劑熱反應(yīng)15min，待反應(yīng)結(jié)束冷卻后，取出沉淀物，經(jīng)過濾、洗滌、干燥，得到純相磷酸鐵鋰前驅(qū)體顆粒；
步驟S30，取濃度為2％的陽離子淀粉液體500mL，加入100g步驟S20制得的純相磷酸鐵鋰前驅(qū)體顆粒，在攪拌速度為700rpm的條件下進(jìn)行攪拌處理20min，使得純相磷酸鐵鋰前驅(qū)體顆粒與陽離子淀粉充分接觸并產(chǎn)生結(jié)合，得到有機碳包覆的磷酸鐵鋰漿料；
步驟S40，將步驟S30得到的有機碳包覆的磷酸鐵鋰漿料進(jìn)行固液分離，所得固體經(jīng)60℃真空干燥，再進(jìn)行研磨處理，得到有機高聚物包覆的磷酸鐵鋰前驅(qū)體，再將有機高聚物包覆的磷酸鐵鋰前驅(qū)體轉(zhuǎn)入氣氛爐中，在氫氦混合氣體條件下，以30℃/min的升溫速率升溫至900℃，保溫1h，再以20℃/min的降溫速率冷卻至室溫，即得到碳包覆的磷酸鐵鋰正極材料。其中氫氣占混合氣體的質(zhì)量百分比為3％。其中制備得到的碳包覆的磷酸鐵鋰正極材料呈現(xiàn)單分散的球形，且尺寸均一，平均尺寸為310nm。其含碳量為碳包覆的磷酸鐵鋰正極材料重量的6.2％。
采用日本理學(xué)公司制造的XRD衍射儀對實施例6制得的碳包覆的磷酸鐵鋰正極材料的晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征分析，與圖1結(jié)果類似，表明合成方法所得的最終物質(zhì)為結(jié)晶程度較高的純相磷酸鐵鋰。
以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。