一种锂离子电池正极材料硼酸铁锂及其制备方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103545508 A (43)申请公布日 2014.01.29 CN 103545508 A (21)申请号 201210237693.7 (22)申请日 2012.07.09 H01M 4/58(2010.01) C01B 35/12(2006.01) (71)申请人 国家纳米科学中心 地址 100190 北京市海淀区中关村北一条 11 号 (72)发明人 何岩 褚卫国 王汉夫 (74)专利代理机构 北京润平知识产权代理有限 公司 11283 代理人 王凤桐 周建秋 (54) 发明名称 一种锂离子电池正极材料硼酸铁锂及其制备 方法 (57) 摘要 本发明公开了一种。

2、锂离子电池正极材料硼酸 铁锂的制备方法， 该方法包括以下步骤 ：（1） 将硼 源水溶液或悬浮液、 锂源水溶液或悬浮液和三价 铁源水溶液或悬浮液依次加入碳源水溶液中， 得 到混合溶液 ；（2） 将步骤 （1） 中得到的混合溶液干 燥， 得到硼酸铁锂前驱体 ；（3） 将步骤 （2） 中得到 的硼酸铁锂前驱体在惰性气氛保护下进行煅烧。 本发明还提供了一种锂离子电池正极材料硼酸铁 锂， 该硼酸铁锂为根据本发明提供的制备方法制 备得到。采用本发明提供的制备方法合成的硼酸 铁锂的颗粒直径在 40-500nm 之间， 颗粒的分散性 好， 循环稳定性好， 比容量大， 能够满足锂离子电 池实际应用的需要。 (5。

3、1)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 8 页 附图 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书8页 附图4页 (10)申请公布号 CN 103545508 A CN 103545508 A 1/1 页 2 1. 一种锂离子电池正极材料硼酸铁锂的制备方法， 其特征在于， 该方法包括以下步 骤 ： （1） 将硼源水溶液或悬浮液、 锂源水溶液或悬浮液和三价铁源水溶液或悬浮液依次加 入碳源水溶液中， 得到混合溶液 ； （2） 将步骤 （1） 得到的混合溶液干燥， 得到硼酸铁锂前驱体 ； （3） 将步骤 （2） 得到的硼酸铁锂前驱体在惰性气氛保护。

4、下进行煅烧。 2. 根据权利要求 1 所述的制备方法， 其中， 以元素计， 所述硼源、 锂源和三价铁源的摩 尔比为 （1.1-1.15） ：（1-1.05） ： 1。 3. 根据权利要求 1 所述的制备方法， 其中， 所述三价铁源化合物和所述碳源化合物的 摩尔比为 1 ：（0.5-2） 。 4. 根据权利要求 1 或 2 所述的制备方法， 其中， 所述硼源选自硼酸、 硼酸铵和三氧化二 硼中的一种或多种。 5. 根据权利要求 1 或 2 所述的制备方法， 其中， 所述锂源选自碳酸锂、 氢氧化锂、 草酸 锂、 乙酸锂和硝酸锂中的一种或多种。 6. 根据权利要求 1-3 中任意一项所述的制备方法， 。

5、其中， 所述三价铁源选自三氧化二 铁、 硝酸铁、 草酸铁和柠檬酸铁中的一种或多种。 7. 根据权利要求 1 所述的制备方法， 其中， 所述碳源选自葡萄糖、 柠檬酸、 蔗糖、 甘醇 酸、 酒石酸和抗坏血酸中的一种或多种。 8. 根据权利要求 1 所述的制备方法， 其中， 所述步骤 （2）中， 所述干燥的温度为 60-80， 时间为 12-20h。 9. 根据权利要求 1 所述的制备方法， 其中， 所述步骤 （2） 还包括将所述硼酸铁锂前驱体 在 120-220下加热分解 4-8h。 10. 根据权利要求 1 所述的制备方法， 其中， 所述步骤 （3）中， 所述煅烧的温度为 600-750， 煅烧。

6、的时间为 6-24h。 11. 根据权利要求 1 或 9 所述的制备方法， 其中， 所述步骤 （3） 中， 在所述煅烧之前， 还 包括将所述硼酸铁锂前驱体在惰性气氛保护下进行预处理， 该预处理的温度为 300-400， 时间为 2-24h。 12.根据权利要求1或11所述的制备方法， 其中， 所述惰性气氛选自氮气和元素周期表 第零族气体中的至少一种。 13. 一种锂离子电池正极材料硼酸铁锂， 其特征在于， 该硼酸铁锂为根据权利要求 1-12 中任意一项所述的制备方法制备得到， 硼酸铁锂的颗粒直径为 40-500nm。 权 利 要 求 书 CN 103545508 A 2 1/8 页 3 一种锂。

7、离子电池正极材料硼酸铁锂及其制备方法 技术领域 0001 本发明涉及一种电池正极材料及其制备方法， 具体地， 涉及一种锂离子电池正极 材料硼酸铁锂及其制备方法。 背景技术 0002 能源和环境是当前人类社会发展不可回避的两个重要问题。因此， 新型可再生清 洁能源的研发是今后世界经济中最具决定性影响的技术领域之一。作为能源储存与转化 的一种重要方式化学电源， 在人们日常生活和工业生产中得到了极为广泛的应用。锂 离子电池作为新一代的绿色高能电池， 具有工作电压高、 比能量高、 比功率高、 循环寿命长、 自放电小、 无记忆效应等优点而被广泛应用在便携式电子设备、 电动工具、 储能装置、 电动 车以及。

8、混合电动车上。近年来， 锂离子电池的产量飞速增长， 应用领域不断扩大， 已成为 二十一世纪国民经济和人民生活不可或缺的高新技术产品。 0003 在含铁类锂离子电池聚阴离子正极材料中， 磷酸铁锂已经得到了较好的商业化生 产， 并逐渐成为主流正极材料。但是， 磷酸铁锂本身理论比容量较低， 仅有 170mAh/g， 且导 电性较差， 高倍率充放电性能不佳， 振实密度低。 这些缺点中有些可以通过进一步的研究加 以提高和改善， 但是另外一些则是本征的， 如理论比容量的大小等， 不可能通过研究得到改 善或提高。这就要求人们进一步探索和开发具有更高比容量的正极材料以满足技术发展 的需求。而硼酸铁锂 (LiF。

9、eBO3) 就是一种具有较高比容量的新型聚阴离子正极材料， 就结 构而言， 以摩尔质量更小的 (BO3)3-代替 (PO4)3-， 可达到更高的理论比容量 （220mAh/g） 。同 时， 硼酸铁锂这种结构使其具有更好的导电性 （电导率为 3.910-7S/cm） ， 充放电前后具有 极小的体积变化率 （约2%） ， 良好的可逆性以及优异的化学及电化学稳定性。 因此， 硼酸铁锂 (LiFeBO3) 是一种极具应用前景的锂离子电池正极材料。 0004 铁和硼是我国优势矿产， 其中已经探明的铁资源储量位居世界第五位， 约占全球 总储量 9.0%， 并且地壳中铁含量非常高， 其丰度为 4.75%， 。

10、在所有元素中位居第四位 ； 另外 我国是一个硼矿资源大国， 已探明储量占世界硼矿储量的16%， 居世界第四位。 因此， 开发含 铁硼类锂离子电池正极材料不仅具有重要的战略意义， 还具有极大的经济和社会效益。 0005 目前， 制备硼酸铁锂 (LiFeBO3) 的主要方法是在惰性气氛保护下的高温固相反应 方法。例如， CN 101955190A 公开了一种锂离子电池正极材料硼酸铁锂的制备方法， 该方法 将锂源、 铁源、 硼源和碳源直接混合， 加入较少量的溶剂后混合均匀， 再烘干压制成干饼， 将 干饼在惰性气体保护下煅烧得到最终产物。此类制备工艺过程复杂、 能耗大、 成本高， 且得 到的材料纯度不。

11、高， 颗粒尺寸较大， 团聚现象严重， 电化学性能有待改进。 0006 CN 102079530A 公开了一种溶胶凝胶技术制备锂离子电池正极材料硼酸铁锂的方 法， 该方法将锂源、 铁源、 硼源和螯合剂共同溶于水中， 升温使之形成凝胶， 将凝胶烘干压制 成片后煅烧得到最终产物。通过由该方法制备的硼酸铁锂制备的电池的放电比容量较低， 且充放电循环特性以及稳定性较差。 0007 此外， 在现有技术的方法中， 合成硼酸铁锂时大多采用二价铁源， 其稳定性较差， 说 明 书 CN 103545508 A 3 2/8 页 4 而且遇空气和氧化介质很易被氧化为三价铁盐， 从而增加原材料的储存成本。 同时， 二价。

12、铁 源较三价铁源而言， 需要更高的原材料消耗成本。 高温固相反应方法高温处理时间较长， 能 耗大， 材料制备周期长， 生产成本高。 发明内容 0008 本发明的目的是克服现有技术的缺陷， 提供一种比容量大、 循环稳定性好的高性 能锂离子电池正极材料硼酸铁锂及其制备方法。 0009 本发明的发明人发现， 现有技术的方法均是将原料同时混合进行反应， 忽视了对 于原料之间反应顺序的控制， 从而导致制备的硼酸铁锂结晶性较差且产物中可能有杂质存 在， 另外， 还会使得制备的硼酸铁锂颗粒不均匀， 从而导致材料电池性能的一致性较差等问 题。 0010 为了实现上述目的， 本发明提供了一种锂离子电池正极材料硼。

13、酸铁锂的制备方 法， 该方法包括以下步骤 ： 0011 （1） 将硼源水溶液或悬浮液、 锂源水溶液或悬浮液和三价铁源水溶液或悬浮液依 次加入碳源水溶液中， 得到混合溶液 ； 0012 （2） 将步骤 （1） 中得到的混合溶液干燥， 得到硼酸铁锂前驱体 ； 0013 （3） 将步骤 （2） 中得到的硼酸铁锂前驱体在惰性气氛保护下进行煅烧。 0014 本发明还提供了一种锂离子电池正极材料硼酸铁锂， 该硼酸铁锂为根据本发明提 供的制备方法制备得到。 0015 采用本发明提供的制备方法合成的硼酸铁锂 (LiFeBO3) 的粒径在 40-500nm 之间， 颗粒的分散性好， 循环稳定性好、 比容量大， 。

14、能够满足锂离子电池实际应用的需要。 此外， 本 发明使用三价铁源更利于硼酸铁锂的合成， 还可以显著降低原材料成本 ； 而且， 本发明的方 法对原材料的纯度没有特别要求， 扩大了原材料的来源。 优选情况下， 本发明所述煅烧温度 为 600-750， 合成材料的工艺温度较低， 高温处理时间较短， 从而大大缩短了制备周期， 有 效地降低生产工艺成本。 0016 本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。 附图说明 0017 附图是用来提供对本发明的进一步理解， 并且构成说明书的一部分， 与下面的具 体实施方式一起用于解释本发明， 但并不构成对本发明的限制。在附图中 ： 0018 。

15、图 1 为本发明实施例 1 中所制备的硼酸铁锂的 XRD 图谱 ； 0019 图2为本发明实施例1中所制备的硼酸铁锂作为正极材料制备的电池的首次充放 电曲线图 ； 0020 图 3 为本发明实施例 1 中所制备的硼酸铁锂的扫描电子显微镜 （SEM） 照片 ； 0021 图4为本发明实施例1中所制备的硼酸铁锂作为正极材料制备的电池的循环性能 曲线。 具体实施方式 0022 以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是， 此处所描述的具体 说 明 书 CN 103545508 A 4 3/8 页 5 实施方式仅用于说明和解释本发明， 并不用于限制本发明。 0023 本发明提供一种锂离子电池。

16、正极材料硼酸铁锂的制备方法， 该方法包括以下步 骤 ： 0024 （1） 将硼源水溶液或悬浮液、 锂源水溶液或悬浮液和三价铁源水溶液或悬浮液依 次加入碳源水溶液中， 得到混合溶液 ； 0025 （2） 将步骤 （1） 中得到的混合溶液干燥， 得到硼酸铁锂前驱体 ； 0026 （3） 将步骤 （2） 中得到的硼酸铁锂前驱体在惰性气氛保护下进行煅烧。 0027 在本发明提供的制备方法中， 所述硼源、 锂源和三价铁源为制备硼酸铁锂的原 料。所述硼源、 锂源、 三价铁源的用量的可选择范围较宽， 优选情况下， 以元素含量计， 所述 硼源、 锂源和三价铁源的摩尔比为 (1-1.15) ：（0.95-1.1。

17、） ： 1， 进一步优选为 (1.1-1.15) ： （1-1.05） ： 1。在 1L 所述锂源水溶液或悬浮液中， 以元素计， 锂的含量可以为 (0.1-1mol)， 优选为 (0.2-0.6mol) ； 在 1L 三价铁源水溶液或悬浮液中， 以元素计， 三价铁的含量可以为 (0.1-1.5mol)， 优选为 (0.2-0.8mol) ； 在 1L 硼源水溶液或悬浮液中， 以元素计， 硼的含量可 以为 (0.1-1mol)， 优选为 (0.2-0.6mol)。所述碳源在制备过程中的作用是还原三价铁源、 包覆所述硼酸铁锂并增加其导电性， 碳源用量的可选择范围较宽， 优选情况下， 所述三价铁 源。

18、化合物和所述碳源化合物的摩尔比为 1 ：（0.5-2） 。 0028 所述硼源、 锂源、 三价铁源和碳源的种类可选择范围较宽， 只要保证其能够形成水 溶液或悬浮液即可， 优选情况下， 所述硼源选自硼酸、 硼酸铵和三氧化二硼中的一种或多 种 ； 所述锂源选自碳酸锂、 氢氧化锂、 草酸锂、 乙酸锂和硝酸锂中的一种或多种 ； 所述三价 铁源选自三氧化二铁、 硝酸铁、 和草酸铁、 柠檬酸铁中的一种或多种 ； 所述碳源选自葡萄糖、 柠檬酸、 蔗糖、 甘醇酸、 酒石酸和抗坏血酸中的一种或多种。 对于不能溶于水的原料， 可以使 用常规方法使其形成悬浮液， 例如， 可以先将原料加入到去离子水中， 进行超声分散。

19、处理， 然后进行磁力搅拌制备得到原料的悬浮液。另外， 在本发明中对原材料的纯度没有特别要 求， 工业纯、 化学纯、 分析纯的原料均可， 此扩大了原材料的来源， 而且使用三价铁源可以显 著降低原材料成本。 0029 在本发明提供的制备方法中， 所述步骤 （1） 是本发明的关键点之一， 将所述硼源水 溶液或悬浮液、 锂源水溶液或悬浮液和三价铁源水溶液或悬浮液依次按照顺序加入所述碳 源水溶液中， 可以很好的控制不同原料之间反应的顺序， 进而影响反应的进度， 从而有助于 得到单一纯相的硼酸铁锂， 同时大大提高其电化学性能。优选情况下， 所述步骤 （1） 中的所 述加入在搅拌下进行， 所述搅拌速度为 9。

20、00-1200r/min， 搅拌持续时间为 2-8h， 搅拌有利于 原料之间的充分反应， 搅拌后得到澄清透明的混合溶液。 0030 在本发明提供的制备方法中， 所述步骤 （2） 的所述干燥可采用本领域技术人员能 够想到的常规方式， 所述干燥的温度优选为 60-80， 干燥时间优选为 12-20h。另外， 所述 步骤 （2） 还可以包括将所述硼酸铁锂前驱体在 120-220下加热分解 4-8h。由此可促使溶 液燃烧爆炸， 从而得到颗粒粒径较小的且均匀的硼酸铁锂前驱体。 0031 在本发明提供的制备方法中， 所述步骤 （3） 的所述煅烧的条件一般包括煅烧的温 度和煅烧的时间， 所述煅烧的温度优选为。

21、 600-750， 更优选为 600-650， 煅烧的时间优 选为 6-24h， 更优选为 6-8h。优选情况下， 在所述步骤 （3） 中， 在所述煅烧之前， 该制备方法 还包括将所述硼酸铁锂前驱体在惰性气氛保护下进行预处理， 该预处理可使前驱体中可能 说 明 书 CN 103545508 A 5 4/8 页 6 存在的未分解的原料分解， 从而进一步将多余的水或二氧化碳等排除。所述预处理的温度 优选为 300-400， 预处理的时间优选为 2-24h。上述惰性气氛为不与所述硼酸铁锂前驱体 或产物反应的气体， 优选， 所述惰性气氛选自氮气、 元素周期表第零族气体中的至少一种。 所述惰性气氛优选为。

22、动态气氛， 由此可将材料分解产生的气体杂质等及时排除， 从而减少 对材料的合成造成影响， 优选气体流速为 2-50mL/min。 0032 以上详细描述了本发明的优选实施方式， 但是， 本发明并不限于上述实施方式中 的具体细节， 在本发明的技术构思范围内， 可以对本发明的技术方案进行多种简单变型， 这 些简单变型均属于本发明的保护范围。 0033 另外需要说明的是， 在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征， 在不矛 盾的情况下， 可以通过任何合适的方式进行组合， 为了避免不必要的重复， 本发明对各种可 能的组合方式不再另行说明。 0034 此外， 本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行。

23、任意组合， 只要其不违背本 发明的思想， 其同样应当视为本发明所公开的内容。 0035 以下将通过实施例对本发明进行详细描述。 0036 氢氧化锂、 草酸锂、 柠檬酸铁均购自汕头市西陇化工厂有限公司 ； 0037 葡萄糖、 蔗糖、 柠檬酸、 硼酸、 三氧化二硼、 乙酸锂、 三氧化二铁均购自北京北化精 细化学品有限责任公司 ； 0038 酒石酸、 甘醇酸、 抗坏血酸、 硼酸铵、 碳酸锂、 草酸铁均购自国药集团化学试剂有限 公司 ； 0039 硝酸锂和硝酸铁购自广东光华化学厂有限公司。 0040 采用 X 射线衍射法确定制备的硼酸铁锂的晶体结构 ； 0041 采用扫描电子显微镜观察制备的硼酸铁锂的。

24、颗粒的形貌、 尺寸以及分散性。 0042 实施例 1 0043 该实施例用于说明本发明的锂离子电池正极材料硼酸铁锂的制备。 0044 将 0.0144mol 碳酸锂、 0.0325mol 硼酸、 0.0288mol 硝酸铁各自溶于 20mL 水中， 将 0.014mol 柠檬酸和 0.009mol 葡萄糖共同溶于 20mL 水中， 在 1200r/min 的速度搅拌下， 依 次将硼酸溶液、 碳酸锂悬浮液和硝酸铁溶液加入到柠檬酸、 葡萄糖溶液中， 持续搅拌混合溶 液 6h， 得到澄清透明的混合溶液。将此混合溶液在 80下干燥 16h， 然后在 220下加热分 解4h， 研磨均匀后得到硼酸铁锂前驱。

25、体。 将硼酸铁锂前驱体移入高温炉中， 在氩气保护下于 350进行预处理 12h， 而后于 600煅烧 6h， 随炉冷却到室温， 得到锂离子电池正极材料硼 酸铁锂 (LiFeBO3)。 0045 实施例 2 0046 该实施例用于说明本发明的锂离子电池正极材料硼酸铁锂的制备。 0047 将 0.0288mol 氢氧化锂、 0.0325mol 硼酸、 0.0144mol 三氧化二铁各自加入到 40mL 水中， 将 0.014mol 柠檬酸和 0.014mol 蔗糖共同溶于 20mL 水中， 在 1000r/min 的速度搅 拌下， 依次将硼酸溶液、 氢氧化锂溶液和三氧化二铁悬浮液加入到柠檬酸、 蔗。

26、糖溶液中， 持 续搅拌混合溶液 8h， 得到澄清透明的混合溶液。将此混合溶液在 60下干燥 20h， 然后在 220下加热分解 6h， 研磨均匀后得到硼酸铁锂前驱体。将硼酸铁锂前驱体移入高温炉中， 在氩气保护下于350进行预处理16h， 而后于650煅烧8h， 随炉冷却到室温， 得到锂离子 说 明 书 CN 103545508 A 6 5/8 页 7 电池正极材料硼酸铁锂 (LiFeBO3)。 0048 实施例 3 0049 该实施例用于说明本发明的锂离子电池正极材料硼酸铁锂的制备。 0050 将0.0288mol乙酸锂、 0.0082mol硼酸铵和0.0144mol草酸铁各自溶于40mL水中。

27、， 将 0.014mol 柠檬酸和 0.008mol 酒石酸溶于 20mL 水中， 在 1100r/min 的速度搅拌下， 依次 将硼酸铵水溶液、 乙酸锂水溶液和草酸铁悬浮液加入到柠檬酸、 酒石酸溶液中， 持续搅拌混 合溶液 6h， 得到澄清透明的混合溶液。将此混合溶液在 80下干燥 16h， 然后在 200下加 热分解4h， 研磨均匀后得到硼酸铁锂前驱体。 将硼酸铁锂前驱体移入高温炉中， 在氩气保护 下于 350进行预处理 6h， 而后于 600煅烧 8h， 随炉冷却到室温， 得到锂离子电池正极材 料硼酸铁锂 (LiFeBO3)。 0051 实施例 4 0052 该实施例用于说明本发明的锂离。

28、子电池正极材料硼酸铁锂的制备。 0053 将 0.0288mol 硝酸锂、 0.01613mol 三氧化二硼和 0.0288mol 硝酸铁各自溶于 30mL 水中， 将 0.05mol 甘醇酸溶于 40mL 水中， 在 900r/min 的速度搅拌下， 依次将三氧化二硼 溶液、 硝酸锂溶液和硝酸铁溶液加入到甘醇酸溶液中， 持续搅拌混合溶液 2h， 得到澄清透 明的混合溶液。将此混合溶液在 60下干燥 12h， 然后在 120下加热分解 4h， 研磨均匀 后得到硼酸铁锂前驱体。将硼酸铁锂前驱体移入高温炉中， 在氩气保护下于 300进行 预处理 24h， 而后于 700煅烧 12h， 随炉冷却到室。

29、温， 得到锂离子电池正极材料硼酸铁锂 (LiFeBO3)。 0054 实施例 5 0055 该实施例用于说明本发明的锂离子电池正极材料硼酸铁锂的制备。 0056 将 0.0144mol 草酸锂、 0.0288mol 硼酸和 0.0288mol 柠檬酸铁各自加入到 40mL 水 中， 将 0.014mol 柠檬酸和 0.005mol 酒石酸共同溶于 30mL 水中， 在 1100r/min 的速度搅拌 下， 依次将硼酸水溶液、 草酸锂水溶液和柠檬酸铁悬浮液加入到柠檬酸、 酒石酸溶液中， 持 续搅拌混合溶液 8h， 得到澄清透明的混合溶液。将此混合溶液在 80下干燥 20h， 然后在 120下加热。

30、分解6h， 研磨均匀后， 得到硼酸铁锂前驱体。 将硼酸铁锂前驱体移入高温炉中， 在氩气保护下于400进行预处理6h， 而后于700煅烧24h， 随炉冷却到室温， 得到锂离子 电池正极材料硼酸铁锂 (LiFeBO3)。 0057 对比例 1 0058 该对比例说明现有技术的硼酸铁锂的制备方法。 0059 按照实施例 1 的方法制备硼酸铁锂， 不同的是， 将碳酸锂、 硼酸、 硝酸铁、 柠檬酸、 葡萄糖同时溶于 80mL 水中， 制备得到硼酸铁锂。 0060 对比例 2 0061 该对比例说明现有技术的硼酸铁锂的制备方法。 0062 按照 CN101955190A 公开的方法制备硼酸铁锂。将 0.0。

31、144mol 碳酸锂、 0.0288mol 硼酸、 0.0288mol 硝酸铁、 0.014mol 柠檬酸和 0.009mol 葡萄糖混合， 加入 4mL 水， 研磨混合 均匀， 在80下经16h干燥， 再移入高温炉中， 在氩气保护下于600煅烧6h， 随炉冷却到室 温， 得到锂离子电池正极材料硼酸铁锂 (LiFeBO3)。 0063 对比例 3 说 明 书 CN 103545508 A 7 6/8 页 8 0064 该对比例说明现有技术的硼酸铁锂的制备方法。 0065 按照 CN102079530A 公开的方法制备硼酸铁锂。将 0.0144mol 碳酸锂、 0.0288mol 硼酸、 0.0。

32、288mol 硝酸铁和 0.014mol 柠檬酸溶于 60mL 水中， 搅拌 30min， 升温到 80保持 24h， 然后在 120下烘干后， 在 20MPa 下压制成片， 再在氩气保护下于 600煅烧 10h， 自然 冷却至室温， 得到锂离子电池正极材料硼酸铁锂 (LiFeBO3)。 0066 性能测试 0067 1、 硼酸铁锂晶体结构的确定、 粒径及分散性的表征 0068 采用 X 射线衍射法确定硼酸铁锂的晶体结构。X 射线测定仪器型号为 ： D/ MAX-TTRIII(CBO) 条件为 ： 测试角度 15-50， 扫描速度 8 /min， 采用 Cu 的 K 射线进行 测试。 0069。

33、 采用扫描电子显微镜观察硼酸铁锂的粒径及分散性。扫描电子显微镜 （SEM） 型号 为 ： FESEM Sirion200,FEI.Co. 0070 结果如下表所示。 0071 表 1 0072 实施例 成分 颗粒直径 /nm 分散性 实施例 1 纯相 40 好 实施例 2 纯相 100 好 实施例 3 纯相 160 好 实施例 4 纯相 400 好 实施例 5 纯相 480 好 对比例 1 LiBO2杂相 700 较好 对比例 2 纯相 850 较好 对比例 3 纯相 650 较好 0073 以实施例 1 为例， 如图 1 所示， 从 X 射线粉末衍射分析表明， 产物为纯相硼酸铁锂 ； 如图 。

34、3 所示， 从扫描电子显微镜观察可知， 制备的硼酸铁锂粒径约为 40nm， 且分散性好。 0074 2、 电池的制备及其充放电性能测试 0075 a. 正极片的制备 ： 0076 取上述实施例 1-5 和对比例 1-3 得到的硼酸铁锂作为正极活性物质， 分别将所述 正极活性物质与粘结剂聚偏二氟乙烯 （PVDF） 、 乙炔黑、 分散剂 N- 甲基吡咯烷酮 （NMP） 按照 正极活性物质 ： PVDF ： 乙炔黑 ： NMP=8 ： 1 ： 1 ： 3 的重量比搅拌混合均匀， 而后涂布到铝箔上， 真空烘干分散剂， 得到正极材料极片。然后在 2MPa 的压力下， 将正极材料极片压制成型， 每 片正极。

35、片上含有 0.002 克正极活性物质。 说 明 书 CN 103545508 A 8 7/8 页 9 0077 b. 电解液的制备 ： 0078 以体积比满足碳酸乙烯酯 （EC） ： 碳酸二甲酯 （DMC） =1 ： 1 的混合溶剂为溶剂， 以 LiPF6为溶质， 制得 LiPF6浓度为 1 摩尔 / 升的电解液。 0079 c. 电池的装配 ： 0080 用上述 a 制得的正极片， 直径为 15 毫米、 纯度 99.9% 的金属锂片作为对电极与直 径为 19 毫米的聚丙烯隔膜纸组成电池电芯， 加入 0.15 毫升电解液， 制成锂离子电池。 0081 d. 电池首次充放电比容量测试 0082 。

36、将上述制得的锂离子电池分别放在测试柜上， 先以 0.05C 进行恒流充电， 充电上 限至 4.5 伏， 记录电池的首次充电容量 ； 再以 0.05C 的电流从 4.5 伏放电至 1.5 伏， 记录电 池的首次放电容量， 并按照下述公式计算电池的充放电比容量 ； 0083 充放电比容量电池首次充放电容量 （毫安时） / 正极材料重量 （克） 0084 各实施例和对比例制备的硼酸铁锂作为正极材料制备的电池充放电比容量的计 算结果如下表 2 所示。 0085 表 2 0086 实施例 充电比容量 （mAh/g） 放电比容量 （mAh/g） 实施例 1 217.21 207.54 实施例 2 212.。

37、3 201.9 实施例 3 210.7 197.45 实施例 4 188.93 181.62 实施例 5 183.46 175.98 对比例 1 177.13 165.22 对比例 2 174.96 167.12 对比例 3 180.24 166.89 0087 以实施例 1 为例， 所制备的硼酸铁锂作为正极材料制备的电池的首次充放电曲线 如图2所示， 其充电比容量为217.21mAh/g， 放电比容量为207.54mAh/g， 而硼酸铁锂作为正 极材料制备的电池的充放电比容量的理论值为 220mAh/g， 可见本发明制备的硼酸铁锂作为 正极材料制备的电池的冲放电比容量已经非常接近理论值了。 。

38、0088 以实施例 1 为例， 所制备的硼酸铁锂作为正极材料制备的电池的循环性能曲线图 如图 4 所示， 经过 20 次充放电循环后， 其放电比容量仍然稳定在 205mAh/g 以上， 可见本发 明制备的硼酸铁锂作为正极材料制备的电池的循环稳定性良好。 0089 通过表 1 和表 2， 比较实施例 1-5 与对比例 1-3 的测试结果可知， 采用本发明提供 的制备方法合成的硼酸铁锂 (LiFeBO3) 的颗粒直径在 40-500nm 之间， 颗粒的分散性好， 由 说 明 书 CN 103545508 A 9 8/8 页 10 其制备的电池的循环稳定性好， 比容量大， 且明显优于现有技术制备的硼酸铁锂， 部分实施 例中其充放电比容量甚至接近理论值 （220mAh/g） ， 可见本发明方法制备的硼酸铁锂电化学 性能非常优越， 能够满足锂离子电池实际应用的需要， 是一种极具应用前景的锂离子电池 正极材料。 说 明 书 CN 103545508 A 10 1/4 页 11 图 1 说 明 书 附 图 CN 103545508 A 11 2/4 页 12 图 2 说 明 书 附 图 CN 103545508 A 12 3/4 页 13 图 3 说 明 书 附 图 CN 103545508 A 13 4/4 页 14 图 4 说 明 书 附 图 CN 103545508 A 14 。