[發明專利]一種鋰離子電池磷酸亞鐵基鋰鹽的制備方法

無效

• 申請號: 201010295451.4
• 申請日: 2010-09-29
• 公開（公告）號: CN101948103A
• 公開（公告）日: 2011-01-19
• 發明（設計）人: 李俊
• 申請（專利權）人: 彩虹集團公司
• 主分類號: C01B25/45
• 分類號: C01B25/45
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 汪人和

技術領域

本發明涉及一種鋰離子電池正極活性材料的制備，特別涉及一種鋰離子電池磷酸亞鐵基鋰鹽的制備方法。

背景技術

自1991年鋰離子電池問世以來，其正極材料一直是材料研究的熱點。目前的研究主要集中在含鋰過渡金屬氧化物方面，過渡金屬主要為鎳、鉆、錳。近年來，由于鐵在地殼中含量豐富，價格便宜，與環境友好，基于Fe²⁺/Fe³⁺氧化還原對的物質引起了人們極大的興趣，所以人們競相研究含鐵的鋰鹽，以其取代當前的正極材料。

Goodenoug小時[A.K.Pad小時i，K.S.Nanjundaswarmy，J.B.Goodenoug小時，J.Electroc小時em.Soc.，144(1997)1188]等合成了一種含鐵鋰鹽LiFePO₄，用該物質作為鋰離子電池的正極材料具有較高的理論比容量(170mAh/g)，大于商品化LiCoO₂的140mAh/g的實際容量性能，所以引起研究者們的極大關注，但由于這種材料的導電性很差，所以只能在極小倍率下充放電，這就大大限制了其在實際電池中的應用。

鑒于以上缺陷，實有必要提供一種可以克服以上技術缺陷的鋰離子電池磷酸亞鐵基鋰鹽的制備方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種鋰離子電池磷酸亞鐵基鋰鹽的制備方法，其具有良好的導電性能和電子遷移率，且工藝簡單。

為實現上述目的，本發明提供了一種鋰離子電池磷酸亞鐵基鋰鹽的制備方法，包括以下步驟：

步驟1：將Li₃PO₄和Fe₃(PO₄)₂按摩爾比為1∶1混合成混合物；

步驟2：將步驟1形成的混合物采用碾磨或噴霧的方式混合均勻；

步驟3：將步驟2混合均勻的混合物移轉至高溫爐內，在氮氣和氫氣的混合保護氣氛下預處理，其中，氮氣和氫氣的體積比為9.5∶0.5，爐腔的壓力為1.5×10⁵Pa，溫度為600℃～700℃，時間為10～20小時；

步驟4：待溫度降至室溫時，取出物料，加入炭黑和酒精再次混合均勻；

步驟5：將步驟4混合均勻的物料移轉至高溫爐內于氮氣保護氣氛下高溫處理，其中，爐腔的壓力為1.2×10⁵Pa，溫度為700℃～900℃，時間為10～20小時，最后降至室溫即可。

作為本發明的優選實施例，步驟2采用碾磨混合均勻時，加入酒精。

作為本發明的優選實施例，所述步驟2噴霧干燥前，首先將步驟1形成的混合物配制成摩爾濃度為1.5～2mol/L的溶液A，接著，向溶液A中加入高分子化合物作為增稠劑，形成溶液B，其中，增稠劑的加入量占溶液B的質量百分比為30～40％。

作為本發明的優選實施例，所述增稠劑選自聚乙二醇、聚丙烯酸或聚乙烯醇。

作為本發明的優選實施例，所述噴霧干燥方法為：將溶液B在氣流式噴霧干燥器內干燥成混合粉體，其中，進料溶液采用蠕動泵進樣，進樣速度為20～25ml/min，在噴嘴氣體流量在0.15MPa下產生霧化，空氣進口溫度為400℃-500℃，空氣出口溫度為200-300℃，出口空氣經一級旋渦分離放空；

作為本發明的優選實施例，所述步驟4的碳黑占碳黑與LiFePO₄總重的5-15％。

本發明鋰離子電池磷酸亞鐵基鋰鹽的制備方法至少具有以下優點：本發明通過球磨罐球磨使混合更充分混合接觸，從而得到的物質微粒更精細，可以得到納米級的磷酸亞鐵鋰，另外，由于減小了粉末的半徑，因此可以改善其材料的電子遷移率；再者，由于在磷酸亞鐵鋰表面包覆有一層碳黑，且在包碳后于恒溫的環境下高溫處理，因此，包碳效果更好，導電性能進一步得到改善。

附圖說明

圖1是由本發明實施例1所述的方法得到的磷酸亞鐵基鋰鹽的XRD圖；

圖2是由本發明實施例1所述的方法得到的磷酸亞鐵基鋰鹽的SEM圖；

圖3是由本發明實施例2所述的方法得到的磷酸亞鐵基鋰鹽的XRD圖；

圖4是由本發明實施例2所述的方法得到的磷酸亞鐵基鋰鹽的SEM圖；

圖5是由本發明實施例3所述的方法得到的磷酸亞鐵基鋰鹽的XRD圖；

圖6是由本發明實施例3所述的方法得到的磷酸亞鐵基鋰鹽的SEM圖；

圖7是由本發明實施例4所述的方法得到的磷酸亞鐵基鋰鹽的XRD圖；

圖8是由本發明實施例4所述的方法得到的磷酸亞鐵基鋰鹽的SEM圖。