[發(fā)明專(zhuān)利]一種磷酸鐵鋰材料的制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010622974.5
• 申請(qǐng)日: 2010-12-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102569738A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龔金保
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京當(dāng)升材料科技股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01M4/1397
• 分類(lèi)號(hào): H01M4/1397
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種磷酸鐵鋰材料的制備方法，具體地講涉及一種應(yīng)用于鋰離子電池的改性磷酸鐵鋰材料的制備方法。?

背景技術(shù)

鋰離子電池作為一種新興電源，具有高電壓、高容量、重量輕、體積小、安全及環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于手機(jī)、筆記本電腦、數(shù)碼產(chǎn)品等領(lǐng)域。隨著全球儲(chǔ)能、電動(dòng)自行車(chē)、動(dòng)力汽車(chē)等產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，動(dòng)力鋰電池需求的增長(zhǎng)是未來(lái)鋰電池需求增長(zhǎng)的重要方向。目前全球包括中國(guó)、美國(guó)、日本、韓國(guó)、英國(guó)、歐盟等多個(gè)國(guó)家和地區(qū)相繼出臺(tái)了一系列政策，大力發(fā)展新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)。?

正極材料是決定鋰離子電池的性能和價(jià)格的關(guān)鍵材料，在動(dòng)力鋰電領(lǐng)域常見(jiàn)的正極材料有錳酸鋰、多元材料和磷酸鐵鋰等。其中橄欖石結(jié)構(gòu)的磷酸鐵鋰是最新一代鋰離子電池正極材料，與其它正極材料相比具有循環(huán)壽命長(zhǎng)、安全性好等突出優(yōu)點(diǎn)，是儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車(chē)等用動(dòng)力鋰離子電池的理想正極材料，將在動(dòng)力電池的市場(chǎng)中占據(jù)相當(dāng)?shù)姆蓊~。國(guó)外如福特、通用、挪威Think等汽車(chē)廠商采用了磷酸鐵鋰電池體系；國(guó)內(nèi)比亞迪、比克等動(dòng)力電池大型企業(yè)也將磷酸鐵鋰作為動(dòng)力鋰電的主要正極材料。?

但是，該類(lèi)材料固有的低電子和離子電導(dǎo)率以及低粉體振實(shí)或電極壓實(shí)密度，成為了其得到大規(guī)模應(yīng)用的瓶頸，主要表現(xiàn)為：電池倍率性能較差、低溫放電容量低、能量與功率密度低以及電極本身難以加工等。目前提高磷酸鐵鋰材料電子、離子導(dǎo)電率的主要方法有：1)、在其表面包覆一層導(dǎo)電劑，如碳材料、導(dǎo)電高分子或某些納米金屬粒子；2)、金屬離子在鋰位或鐵位體相摻雜；3)、將材料一次顆粒粒徑納米化。以上方法在提高磷酸鐵鋰材料導(dǎo)電率的同時(shí)，使材料的振實(shí)或壓實(shí)密度降低，降低了電池的能量或功率密度，電極制漿時(shí)的分散與涂布性能變差。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供的一種磷酸鐵鋰材料的制備方法，具體來(lái)說(shuō)是一種磷位和氧位分別被B和F元素同時(shí)取代的具有橄欖石結(jié)構(gòu)的改性磷酸鐵鋰材料的制備方法，與純橄欖石結(jié)構(gòu)的LiFePO4相比，本發(fā)明的材料具有以下特征的至少一種：1、較高的電子、離子導(dǎo)電率；2、晶體結(jié)晶度相同的條件下，燒結(jié)溫度下降，容易得到粒徑細(xì)小且分布集中的產(chǎn)品；3、材料的振實(shí)密度和電極的壓實(shí)密度較高。整套制備方法簡(jiǎn)單易行。?

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：?

一種磷酸鐵鋰材料的制備方法，將包括鋰源化合物、鐵源化合物、磷源化合物、含硼化合物和含氟化合物的原料粉碎后混合均勻，烘干，在惰性氣氛保護(hù)下，于300-850℃下進(jìn)行一次或二次燒結(jié)，經(jīng)破碎后得到二次顆粒粒徑小于20μm的材料；?

所述改性磷酸鐵鋰材料，通式為L(zhǎng)i_1-αFe_1-(y/2-x)P_1-xB_xO_4-yF_y(y＞2x)或者Li_1-αFeP_1-xB_xO_4-yF_y(y≤2x)，其中0＜x≤0.1，0＜y≤0.1，0≤α＜1。當(dāng)y＞2x時(shí)，通式進(jìn)一步寫(xiě)為L(zhǎng)i_1-αFe_1-(y/2-x)vac_y/2-xP_1-xB_xO_4-yF_y，vac表示化合物結(jié)構(gòu)中的空位；當(dāng)y＜2x時(shí)，通式進(jìn)一步寫(xiě)為L(zhǎng)i_1-αFe²⁺_1-(2x-y)Fe³⁺_2x-yP_1-xB_xO_4-yF_y，所述材料同一相中存在Fe²⁺/Fe³⁺混合價(jià)態(tài)離子時(shí)；當(dāng)y＝2x時(shí)，通式為L(zhǎng)i_1-αFeP_1-xB_xO_4-yF_y。?

所述材料含有摻雜元素和/或其表面包覆有導(dǎo)電層，所述摻雜元素包括Li、Cr、Co、Ni、Mg、Ca、Sr、Ba、Na、K、Al、Be、B、Ti、Zr、Cu、Zn、Ga、Sn、V或Nb中的一種或幾種；所述材料的導(dǎo)電層包括碳材料。?