[發明專利]鋰離子動力電池用磷酸鐵鋰材料及其制備方法

有效

• 申請號: 200710074455.8
• 申請日: 2007-05-15
• 公開（公告）號: CN101081696A
• 公開（公告）日: 2007-12-05
• 發明（設計）人: 岳敏;田強
• 申請（專利權）人: 深圳市貝特瑞電子材料有限公司
• 主分類號: C01B25/45
• 分類號: C01B25/45;C01D15/00;C01G49/00;H01M4/58;H01M4/04
• 代理公司: 深圳市中知專利商標代理有限公司
• 代理人: 孫皓;林虹

1.一種鋰離子動力電池用磷酸鐵鋰材料，其特征在于：所述磷酸鐵鋰材料具有經摻雜改性的磷酸鐵鋰基體，基體外包覆有復合碳包覆層形成微粒，微粒組合成復合顆粒材料，復合顆粒呈球形或類球形，摻雜改性劑是五氧化二鈮，占復合顆粒材料的質量比為1％～25％；

所述磷酸鐵鋰的反應原料中有鋰鹽、鐵鹽和磷酸鹽，鋰、鐵、磷的摩爾比為1∶1∶1；

所述鋰鹽為碳酸鋰、氟化鋰、醋酸鋰、硝酸鋰或磷酸二氫鋰；所述鐵鹽為草酸亞鐵、醋酸亞鐵或硝酸鐵；所述磷酸鹽為磷酸二氫鋰、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨或磷酸三銨；

所述復合碳包覆層是天然石墨、人造石墨微粉、有機物熱解炭和納米導電材料中的一種以上組成，占復合顆粒材料的質量比為1％～25％；

所述納米導電材料是導電碳黑、碳納米管、納米碳纖維或納米碳微球；所述有機物熱解炭是聚乙烯醇、丁苯橡膠乳、羧甲基纖維素、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、酚醛樹脂、環氧樹脂、葡萄糖、蔗糖、果糖、纖維素、淀粉或瀝青為前驅體，經高溫碳化所形成的熱解炭；

所述復合顆粒的平均粒徑為5～60μm，比表面積為8～15m²/g，振實密度為1.4～1.7g/cm³；

所述鋰離子動力電池用磷酸鐵鋰材料通過以下方法制備得到，包括以下步驟：(1)將鋰鹽、鐵鹽、磷酸鹽按鋰、鐵、磷摩爾比為1∶1∶1的比例，占磷酸鐵鋰材料質量比為1％～25％的摻雜改性劑及分散劑，濕法球磨4～48h得到混合料；(2)在混合料中加入占磷酸鐵鋰材料質量比為1％～25％的碳包覆材料，繼續球磨4～48h，然后噴霧造粒，做成球形前驅體；(3)將球形前驅體在300～400℃預處理2～12h，再升溫到500～800℃并恒溫4～48h，然后自然冷卻至室溫；(4)將上述材料加入粉碎設備，在3000～6000rpm條件下粉化10～80分鐘，然后加入到沖擊式球化粉碎機內，在600～3000rpm條件下球化整形處理40～180分鐘，得到磷酸鐵鋰材料。

2.根據權利要求1所述的鋰離子動力電池用磷酸鐵鋰材料，其特征在于：所述鋰離子動力電池用磷酸鐵鋰材料由840g氫氧化鋰、3600g草酸亞鐵和2640g磷酸氫二銨，與80g五氧化二鈮，加入10kg去離子水中，在濕法攪拌球磨機中球磨24h，使用的介質是直徑1mm的氧化鋯球，之后加入400g導電碳黑，繼續球磨24h，然后用離心式噴霧造粒干燥機，在入口溫度250℃，出口溫度90℃條件下，得到球形前驅體；將上述前驅體放入氣氛保護管式爐，通入氮氣，于300℃下保溫12h，然后升溫到750℃并恒溫36h，自然冷卻至室溫；將上述材料加入超微粉碎機，在6000rpm下粉碎30min，然后再加入到沖擊式球化粉碎機內，在3000rpm條件下球化處理90min，得到球形復合磷酸鐵鋰材料；所得球形復合磷酸鐵鋰材料的平均粒徑為10μm，比表面積為13m²/g，振實密度1.7g/cm³。

3.根據權利要求1所述的鋰離子動力電池用磷酸鐵鋰材料，其特征在于：所述鋰離子動力電池用磷酸鐵鋰材料由2080g磷酸二氫鋰、3600g草酸亞鐵，與80g五氧化二鈮，加入10kg去離子水中，在濕法攪拌球磨機中球磨24h，使用的介質是直徑1mm的氧化鋯球，之后加入400g導電碳黑，繼續球磨24h，然后用離心式噴霧造粒干燥機，在入口溫度250℃，出口溫度90℃條件下，得到球形前驅體；將上述前驅體放入氣氛保護管式爐，通入氮氣，于300℃下保溫12h，然后升溫到750℃并恒溫36h，自然冷卻至室溫；將上述材料加入超微粉碎機，在6000rpm下粉碎30min，然后再加入到沖擊式球化粉碎機內，在3000rpm條件下球化處理60min，得到球形復合磷酸鐵鋰材料；所得球形復合磷酸鐵鋰材料的平均粒徑為10μm，比表面積為13m²/g，振實密度1.6g/cm³。