一種碳化鎢殼層包覆的磷酸鐵鋰正極材料及其制備方法
【技術領域】：
[0001] 本發明屬于裡離子電池正極材料制備工藝技術領域，具體設及一種碳化鶴殼層包 覆的憐酸鐵裡正極材料及其制備方法。
【背景技術】：
[0002] 進入21世紀，能源與環境污染已成為一個世界性的難題。新能源的開發和應用迫 在眉睫。裡離子電池具有工作電壓高，比能量大等優勢，已應用于筆記本電腦、移動電話和 數碼相機等便攜式電子產品上。近年來，純電動及混合電動汽車的高速發展又為裡離子動 力電池提供了巨大的市場前景和高速發展的機遇，但也對其性能的提升和成本的降低提出 了新挑戰。
[0003] 正極材料一直是制約裡離子電池性能提高和成本降低的瓶頸。憐酸鐵裡價格低 廉、能量密度高、壽命長、安全性好，是現代商業化裡離子電池首選的正極材料。但憐酸鐵裡 的電子電導率低，嚴重阻礙了其在動力及儲能電池領域的應用。表面包覆是提高憐酸鐵裡 材料導電率的有效途徑之一，目前碳為最常用的包覆層。包覆碳可W在一定程度上克服導 電性能差的缺陷，但改善材料倍率性能的效果仍然不理想，并且由于碳密度較小致使憐酸 鐵裡體積比容量降低。開發新的包覆層對提高憐酸鐵裡的倍率性能至關重要。

【發明內容】
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[0004] 本發明的目的是提供一種具有優異的導電性能，可W改善憐酸鐵裡的倍率特性的 碳化鶴殼層包覆的憐酸鐵裡正極材料。
[0005] 本發明優選通過水熱法制備LiFePCk粉末，利用等離子增強化學氣相沉積法包覆 碳化鶴膜，從而實現本發明的目的。
[0006] 本發明的碳化鶴殼層包覆的憐酸鐵裡正極材料，其特征在于，包括憐酸鐵裡，在憐 酸鐵裡表面均勻覆蓋有一層0.1~1.5nm的碳化鶴殼層。
[0007] 本發明的碳化鶴殼層包覆的憐酸鐵裡正極材料是通過W下方法制備的，該方法包 括W下步驟：
[000引將憐酸鐵裡置于反應室中，抽真空，然后加熱至200-500°C，W體積比為1:1-1.5的 六氣化鶴和甲燒作為氣體原料注入反應室中，反應室內的總氣體壓強維持在10-100化，反 應10-60min，射頻等離子體的電源輸出功率為400-800W，由此制得碳化鶴殼層包覆的憐酸 鐵裡正極材料。
[0009]優選，所述的憐酸鐵裡是通過W下方法制備的：
[0010] 按物質的量之比Li :Fe:P=I. 1:1:1稱取裡源、鐵源和憐源，分別溶于去離子水中， 再混合一起倒入水熱反應罐，添加氨水，密封后置于加熱器中，200°C-30(rC水熱反應10-2地，冷卻后用去離子水反復離屯、清洗沉淀物，分離出的粉體經真空干燥，獲得憐酸鐵裡。
[0011] 所述的裡源優選為憐酸二氨裡、氯化裡、硝酸裡、醋酸裡和硫酸裡中的任意一種。
[0012] 所述的鐵源優選為硫酸亞鐵、氯化亞鐵和醋酸亞鐵中的任意一種。
[0013] 所述的憐源優選為憐酸氨二錠。
[0014] 所述的真空干燥優選是在100°C下真空干燥IOhW上。
[0015] 本發明利用高化學反應活性的等離子體包圍LiFePCk,在LiFePCk表面直接分解生 成均勻的碳化鶴導電殼層，與憐酸鐵裡表面的結合力好。
[0016] 利用本發明制備的碳化鶴殼層包覆的憐酸鐵裡正極材料，其具有優良的倍率性 能。與金屬裡組成扣式模擬電池測試，在2.5-4.35V范圍內，IC首次放電容量為> 155mAh ? g-i，5C/1C的放電保持率在96% W上。
【具體實施方式】：
[0017] 對比例；
[0018] 分別稱取硫酸亞鐵0.1 moU氯化裡0.1 lmol和憐酸二氨錠0.1mol，分別溶于200ml 去離子水中，再混合一起倒入水熱反應罐，添加氨水，控制pH為9.0,密封后置于加熱器中， 250°C水熱反應20h。冷卻后用去離子水反復離屯、清洗沉淀物，分離出的粉體100°C真空干燥 lOh，即獲得憐酸鐵裡化iFeP化樣品）。將該LiFePCk樣品置于等離子體增強化學氣相沉積設 備的反應室中，抽真空至1 .OX ICripa，并加熱至300°C。充入CH4氣體，反應室的總氣壓維持 在50Pa。射頻等離子體的電源輸出功率為600W。反應時間控制在25min。獲得C包覆的 LiFeP化正極材料，包覆層厚InmDlC首次放電容量為145mAh ? g^，5C/lC的放電保持率為 90%。
[0019]實施例1
[0020] 分別稱取硫酸亞鐵0.1 moU氯化裡0.1 lmol和憐酸二氨錠0.1mol，分別溶于200ml 去離子水中，再混合一起倒入水熱反應罐，添加氨水，控制pH為9.0,密封后置于加熱器中， 200°C水熱反應2地。冷卻后用去離子水反復離屯、清洗沉淀物，分離出的粉體100°C真空干燥 lOh，即獲得憐酸鐵裡化iFeP化樣品）。將該LiFePCk樣品置于等離子體增強化學氣相沉積設 備的反應室中，抽真空至l.〇Xl〇-ipa，并加熱至300°C。充入WF6+CH4(WF6:CH4=1:1體積比） 混合氣體，反應室的總氣壓維持在50化。射頻等離子體的電源輸出功率為600W。反應時間控 制在25min。獲得碳化鶴殼層包覆的憐酸鐵裡正極材料，包覆層厚1 .Onm。IC首次放電容量為 155mAh ? g^，5C/lC的放電保持率為98%。
[0021] 實施例2
[0022] 分別稱取硫酸亞鐵0.1 moU氯化裡0.1 lmol和憐酸二氨錠0.1mol，分別溶于200ml 去離子水中，再混合一起倒入水熱反應罐，添加氨水，控制pH為9.0,密封后置于加熱器中， 250°C水熱反應15h。冷卻后用去離子水反復離屯、清洗沉淀物，分離出的粉體100°C真空干燥 1她，即獲得憐酸鐵裡化iFeP化樣品）。將該LiFePCk樣品置于等離子體增強化學氣相沉積設 備的反應室中，抽真空至1.0 X l〇-ipa，并加熱至400°C。充入WF6+CH4(WF6: CH4 = 1:1.5體積 比）混合氣體，反應室的總氣壓維持在10化。射頻等離子體的電源輸出功率為800W。反應時 間控制在IOmin。獲得碳化鶴殼層包覆的憐酸鐵裡正極材料，包覆層厚0.1 nm。IC首次放電容 量為156mAh ? g^，5C/lC的放電保持率為97%。
[0023] 實施例3
[0024] 分別稱取硫酸亞鐵0.1 moU氯化裡0.1 lmol和憐酸二氨錠0.1mol，分別溶于200ml 去離子水中，再混合一起倒入水熱反應罐，添加氨水，控制pH為9.0,密封后置于加熱器中， 300°C水熱反應lOh。冷卻后用去離子水反復離屯、清洗沉淀物，分離出的粉體100°C真空干燥 17h，即獲得憐酸鐵裡化iFeP化樣品）。將該LiFePCk樣品置于等離子體增強化學氣相沉積設 備的反應室中，抽真空至1.0 X l〇-ipa，并加熱至500°C。充入WF6+CH4(WF6: CH4 = 1:1.2體積 比）混合氣體，反應室的總氣壓維持在1 OOPa。射頻等離子體的電源輸出功率為400W。反應時 間控制在60min。獲得碳化鶴殼層包覆的憐酸鐵裡正極材料，包覆層厚1.5nm。IC首次放電容 量為ISOmAh ? g^，5C/lC的放電保持率為97%。
[0025] 實施例4
[00%] 分別稱取硫酸亞鐵0.1 moU氯化裡0.1 lmol和憐酸二氨錠0.1mol，分別溶于200ml 去離子水中，再混合一起倒入水熱反應罐，添加氨水，控制pH為9.0,密封后置于加熱器中