[發明專利]一種鋰離子電池正極材料LiFePO4的制備方法

無效

• 申請號: 201110204059.9
• 申請日: 2011-07-20
• 公開（公告）號: CN102299319A
• 公開（公告）日: 2011-12-28
• 發明（設計）人: 李俊
• 申請（專利權）人: 彩虹集團公司
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 田洲

技術領域

本發明屬于一種鋰離子電池正極活性材料的制備技術領域，特別涉及一種磷酸鐵鋰的制備方法。

背景技術

LiFePO₄是近年來剛剛發展起來的一種新型鋰離子電池正極材料，具有安全性能好、循環壽命長、環境友好、價格便宜等優點，鋰離子二次電池近年來已在各種便攜式電子產品和通訊工具中得到廣泛應用，并被逐步開發為電動汽車的動力電源。此中新型電極材料的研制至為關鍵。

隨著研究的不斷深入，人們通過不同的工藝和方法來改變其性能，提高其導電性和電子遷移率，進而改變其充放電容量和循環穩定性，也提高其充放電倍率。目前主要是通過包碳和摻雜來實現。但產業化需要控制的因素較多，使生產出的產品批次性穩定較差，因素不容易控制，因此不能保證材料性能的穩定性，即不便于產業化，本專利需要控制的因素較少，可控性強，也可以實現任意摻雜，而且能夠得到粒度較均勻的球形顆粒，易于分散涂覆制作正極極片，因此適合產業化。

人們通過深入的研究還發現LiFePO₄自身的結構及其充放電過程的特點導致Li⁺在LiFePO₄顆粒中的擴散速率很低，這極大的限制了LiFePO₄的電化學性能。從這個角度而言，LiFePO₄顆粒的粒徑對電極容量將會產生較大的影響。顆粒半徑越大，Li⁺的固相擴散路程越長，Li⁺的嵌入脫出就越困難，LiFePO₄的容量發揮就越受到限制。因此，有效調控LiFePO₄的粒子尺寸是改善LiFePO₄中鋰離子擴散能力的方法之一。

發明內容

本發明的目的是提供一種鋰離子電池正極材料LiFePO₄的制備方法，利用液相法進行合成，LiFePO₄的粒徑較小，加入一定量的有機物有效控制了其LiFePO₄的生長和粒徑的大小，通過特殊工藝使微小的晶粒之間形成球形團聚體，為電池的制作減低了涂覆分散的難度。

為達到以上目的，本發明是采取如下技術方案予以實現的：

一種鋰離子電池正極材料LiFePO₄的制備方法，包括以下步驟：

1)按Li∶Fe∶P∶C＝(1.03～1.06)∶1∶1∶0.55的摩爾比稱取鐵源、Li₂CO₃及磷酸和活性炭加入燒瓶中進行混合得混合液，再加入占混合液總重量5％～6％的有機增稠劑，將燒瓶置于油浴中進行加熱預反應，油浴溫度110℃，保溫2小時，且邊加熱邊攪拌；

2)將預反應得到的產物利用噴霧干燥設備進行噴霧干燥二次造粒；

3)然后將噴霧干燥后的材料放入高溫爐里，在氮氣保護氣份下加熱進行預處理，其中爐腔的壓力為-0.05MPa，溫度在650℃～700℃，加熱10～20小時；

4)待溫度降至室溫時取出材料，便得到成品磷酸亞鐵基鋰鹽。

所述活性炭為碳纖維或石墨。

所述鐵源為純鐵、Fe₂O₃、Fe₃O₄或Fe(OH)₃。

所述有機增稠劑為葡萄糖、聚乙二醇、聚丙烯酸或聚乙烯醇。

步驟2)中利用噴霧干燥設備進行噴霧干燥二次造粒，其中霧化器的轉速為30000轉/分鐘；進口溫度為180℃，出口溫度為80℃，鼓風機的風壓為1.3KPa。

步驟3)中氮氣的濃度大于或等于99.99％。

所述磷酸為體積濃度為60％的磷酸溶液。

一種鋰離子電池正極材料LiFePO₄的制備方法，包括以下步驟：

1)按Li∶Fe∶X∶P∶C＝(1.03～1.06)∶0.95∶0.06∶1∶0.55的摩爾比稱取Li₂CO₃、鐵源、X氧化物、磷酸和活性炭加入燒瓶中進行混合得混合液，再加入占混合液總重量5％～6％的有機增稠劑，將燒瓶置于油浴中進行加熱預反應，油浴溫度110℃，保溫2小時，且邊加熱邊攪拌；

2)將預反應得到的產物利用噴霧干燥設備進行噴霧干燥二次造粒；

3)然后將噴霧干燥后的材料放入高溫爐里，在99.99％氮氣保護氣份下加熱進行預處理，其中爐腔的壓力為-0.05MPa，溫度在650℃～700℃，加熱10～20小時；