[發明專利]一種正極材料磷酸鐵鋰的制備方法

有效

• 申請號: 200910140333.3
• 申請日: 2009-07-10
• 公開（公告）號: CN101597048A
• 公開（公告）日: 2009-12-09
• 發明（設計）人: 丁建民
• 申請（專利權）人: 丁建民
• 主分類號: C01B25/45
• 分類號: C01B25/45
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及鋰電池技術領域，尤其涉及一種正極材料磷酸鐵鋰的 制備方法。

背景技術

隨著汽車保有量的增加，汽車污染問題日益嚴重。據OICA的統 計，汽車尾氣排放已占據全球CO₂排放總量的15.9％。若汽車尾氣排 放不能得到有效控制，這一數據恐將繼續變大。另外，隨著世界經濟 的發展，國際石油價格近幾年波動劇烈，加之未來石油資源的預期減 少，石油已經成為世界經濟發展的瓶頸。出于保護環境的長遠需要， 以及降低石油資源的消耗，新能源汽車成為汽車行業新的發展方向。 據研究認為，中國可以通過大力采用電動汽車技術，將汽油需求減少 70％，從而減少30～40％的石油進口，并將中國的石油自給率從20％ 提高到將近三分之一；同時，使用電動力汽車還可以帶來每年1.65 億噸CO₂的減排潛力。

對于新能源汽車產業，可插電式混合動力汽車或純電動力汽車將 成為下一階段新能源汽車的主流，而動力電池則是當前新能源汽車技 術和成本上的最大瓶頸。人類50多年來的二次電池產業，因材料不 同而不斷進步，從鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池到鋰電池，而鋰電 池也因正極材料的演進(負極皆為碳)而有鋰鎳、鋰鈷、鋰錳及磷酸 鋰鐵(又名磷酸鐵鋰)電池(LiFePO₄，簡稱鋰鐵電池)。目前汽、機 車等大都使用鉛酸電池，較大的品牌有YuASA、GS、統力、AC?Delco 等；就連現階段太陽能電池，主要也是以鉛酸儲存太陽光能轉換的電 能，但其因具環保問題而必須回收，應用受限。至于手持式電子3C 產品如筆記本電腦、手機、數字相機、PDA等，則以鋰鈷、鋰鎳或 鋰錳電池為主，但其體積、電流較小，并且還常有過熱或爆炸等安全 性問題，更無法使用于有高電流需求的車輛上。

在上述現有技術的電池材料中，磷酸鐵鋰具有高能量密度、高功 率密度、長壽命(與車同壽命)、寬工作溫度范圍、高安全性與可靠 性、低成本、環保無污染等性能，以其為正極材料制成的磷酸鋰鐵電 池具有無污染、耐高溫、高電容量等優點，未來可望逐漸取代鉛酸、 鎳鎘、鎳氫等電池，應用范圍更擴及太陽能、風力發電儲能系統，以 及汽車、機車、電動腳踏車、高爾夫球車及電動工具機上。

目前磷酸鐵鋰材料的合成方法有固相反應法、水熱合成法。

一篇公開號為CN1581537的中國發明專利申請提出磷酸鐵鋰材 料的機械固相合成法：將金屬鐵粉、磷酸鐵、磷酸鋰、摻雜元素磷酸 鹽、導電劑或導電前軀體按比例混合均勻球磨后，通過燒結制成磷酸 鐵鋰成品。該方法需要金屬鐵粉參與，容易在成品中殘留鐵質，造成 性能和安全性能下降。

另一篇公開號為CN1401559的中國發明專利申請中是將亞鐵鹽 如草酸亞鐵，與磷酸氫銨和鋰鹽如碳酸鋰或氫氧化鋰混合，在惰性氣 氛如氮氣或氬氣中，經300～350℃和500～800℃分階段燒結合成 LiFePO4，其反應式為：

Li₂CO₃+2Fe(CH₂COO)₂+2NH₄H₂PO₄→

2LiFePO₄+4NH₃+CO₂+5H₂O+2CH₃COOH

這種方法存在的缺陷在于其反應過程中會釋放出氨氣，并且難以 得到純度較高的LiFePO4。

一篇公開號為WO02/083555的WIPO發明專利申請中則采用液 相共沉淀法，其是在控制的PH值下，從相應的鹽溶液中共沉淀出磷 酸亞鐵和磷酸鐵鋰前軀體，然后將該前軀體在650～800℃燒結制得 LiFePO4。采用這種方法整個過程都必須在氮氣保護氣氛中進行，不 利于工業化生產的實施。

發明內容

本發明的目的是提供一種正極材料磷酸鐵鋰的制備方法，以解決 現有技術中磷酸鐵鋰的各種制備方法存在的上述問題。

為了達到上述目的，本發明的技術方案提出一種正極材料磷酸鐵 鋰的制備方法，該方法包括以下步驟：

S1、稱取原料，所述原料包括：按預先控制好Fe、Li、PO₄摩爾 比配置的磷酸二氫鋰及氧化鐵，以及傳導性離子化合物和超細導電炭 黑；