[發明專利]用于鋰離子電池的磷酸鐵鋰的制備方法

無效

• 申請號: 200910210662.0
• 申請日: 2009-11-05
• 公開（公告）號: CN101714658A
• 公開（公告）日: 2010-05-26
• 發明（設計）人: 劉勇;劉素琴;張慶華;黃可龍;李虹云;劉維維
• 申請（專利權）人: 湖南維邦新能源有限公司
• 主分類號: H01M10/058
• 分類號: H01M10/058;H01M4/58
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;汪永生

技術領域

本發明涉及鋰離子電池的電極材料的制備方法。

背景技術

磷酸鐵鋰是目前常用的鋰離子電池尤其是大動力電池的電極 材料，因此對于磷酸鐵鋰的制備已有很多研究。固相合成法是電極 材料制備中最為常用的一種方法，也是早期合成磷酸鐵鋰的主要方 法。Li?G，Azuma?H，Tohda?M.Optimized?LiMn_yFe_1-yPO₄?as?the?cathode for?lithium?batteries[J].J.Electrochem.Soc.，2002，149(6)：743-747披 露了采用以FeC₂O₄.2H₂O、Fe₂O₃、FePO₄為鐵源物質，以NH₄H₂PO₄、 (NH₄)₂HPO₄為磷酸源物質，以Li₂CO₃、LiOH為鋰源物質，以金屬 或者金屬氧化合物為添加劑，加入C源物質后經過球磨和真空干 燥，再經過高溫固相合成法合成磷酸鐵鋰。該方法的特點是工藝簡 單且易于產業化，但產物的粒徑分布不均、形貌不規則，對下游制 造商的工藝控制有一定影響；CN200510032593.0披露了采用鐵源 如Fe₂O₃，鋰源LiH₂PO₄、摻雜金屬和C進行濕法球磨及噴霧干燥 (或不干燥)后進行的碳熱還原法，該方法特點是生產過程簡單、 但其容量和倍率性能不佳；Delacourt?C，Poizot?P，Levasseur?S， Masquelier?C.Electrochemical?and?Solid-State?Letters，2006，9(7)： A352-A355披露了將物料(NH₄)₂Fe(SO₄)₂.6H₂O、H₃PO₄加入到LiOH 的液相共沉淀法，該法的前驅體在較低溫度下可得到，該制備過程 包括前驅體制作、包碳、摻雜等，步驟較多；Liu?H，Xie?J?Y，Wang?K， Alloys?Compd.，2008，456：461-465披露了用溶膠-凝膠法，采用便宜 的三價鐵與乙二醇醚反應生成Fe(NO₃)₃+3CH₃OCH₂CH₂OH→ Fe(OCH₂CH₂OCH₃)₃+3HNO₃，所生成的Fe(OCH₂CH₂OCH₃)₃繼續水 解并與LiH₂PO₄反應生成凝膠，用葡萄糖作為碳源，燒成的磷酸鐵 鋰，其粒徑為65nm且分布均勻，具有82m²/g的比表面積，化學均 勻性好，但其合成周期長、制備過程復雜、過程較難控制。

現在有技術中路線最簡單的工藝為(如中國申請 CN200510032593.0所披露的)：采用鐵的2+價鐵鹽、鋰鹽Li₂CO₃、 有機碳源、金屬氧化物在有機溶劑乙醇、甲醇或丙酮中球磨、真空 干燥、再進行固相反應生成磷酸鐵鋰，也是較為成熟的技術，其優 點是生產過程簡單，設備投資小，電化學性能較高；缺點是振實密 度較小，導致電池制作中體積密度提高不上去，從而降低了電池的 容量，并且有大量廢氣產生。

發明內容

本發明的一個目的是提供一種改進的用于制備磷酸鐵鋰的方 法，以提高其振實密度。

本發明的另一個目的是提供一種改進的用于制備磷酸鐵鋰的 方法，以提高鋰電池的儲存穩定性。

本發明的另一個目的是提供一種改進的用于制備磷酸鐵鋰的 方法，以避免在碳負極易形成枝晶、掉粉而影響電池的性能或安全。