[發(fā)明專利]一種碳包覆非化學(xué)計(jì)量比氧化鋰鐵磷材料的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110238095.7
• 申請(qǐng)日: 2011-08-18
• 公開（公告）號(hào): CN102306791B
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王倩;劉大軍;徐小明;張龍;張羽
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 合肥國軒高科動(dòng)力能源股份公司
• 主分類號(hào): H01M4/62
• 分類號(hào): H01M4/62;H01M4/58
• 代理公司: 安徽合肥華信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

發(fā)明公開了一種碳包覆非化學(xué)計(jì)量比氧化鋰鐵磷材料的制備方法。其化學(xué)組成為LiFe_xPO₄，將鐵源化合物Fe_xPO₄?nH₂O（0.96≤x＜1）和碳源化合物混合，噴霧干燥造粒，預(yù)燒結(jié)得到具有一定粒度分布的一次碳包覆Fe_xPO₄微球，將一次碳包覆的Fe_xPO₄微球和鋰源化合物以及碳源化合物混合，噴霧干燥造粒，二次燒結(jié)得到由納米級(jí)LiFe_xPO₄一次粒子組成的二次碳包覆LiFe_xPO₄微球。此方法工藝簡單可控，易操作，可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化批量生產(chǎn)。制備得到的LiFe_xPO₄材料碳包覆效果好，既保持納米尺寸材料所特有的優(yōu)異的倍率性能和循環(huán)性能，又具有微米尺寸材料所具有的振實(shí)密度高、加工性能優(yōu)良的特性。另外，本合成方法采用水作為溶劑，杜絕了使用有機(jī)溶劑存在的安全隱患、回收及成本等不利于生產(chǎn)的因素。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種二次碳包覆非化學(xué)計(jì)量比氧化鋰鐵磷材料及其制備方法，特別涉及鋰離子二次電池正極材料的制備方法，屬能源材料與技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)背景

鋰離子電池是一種綠色高能電池，具有電壓高、能量密度大、循環(huán)性能好、工作溫度范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，在化石能源日益昂貴，環(huán)境污染嚴(yán)重的形勢下，鋰離子電池有著重要的研究價(jià)值和良好的應(yīng)用前景。小型鋰離子電池目前已被廣泛應(yīng)用于便攜式電動(dòng)工具、筆記本電腦、移動(dòng)電話、電子儀表等設(shè)備中。大型鋰離子電池在電動(dòng)車和混合動(dòng)力車中的應(yīng)用近來也廣受關(guān)注。

LiCoO₂, LiNiO₂, LiMn₂O₄和LiNi_1-xCo_xO₂等是鋰離子電池常用的正極材料。其中LiCoO₂的綜合性能較好，但價(jià)格昂貴且毒性較大；LiNiO₂難以合成；LiMn₂O₄的成本低，安全性好，但循環(huán)性能較差。橄欖石結(jié)構(gòu)的LiFePO₄以其良好的電化學(xué)性能，充放電平臺(tái)十分平穩(wěn)，充放電過程中結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，無毒、無污染、安全性能好，原材料來源廣泛等優(yōu)點(diǎn)成為國內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。但是LiFePO₄材料低的導(dǎo)電性和振實(shí)密度、較差的高倍率充放電性能制約了其實(shí)際應(yīng)用。

針對(duì)LiFePO₄材料導(dǎo)電性能差有多種改善方法，其中碳包覆是普遍采用而且最為有效的提高LiFePO₄材料表面電導(dǎo)率的方法之一。另外將材料粒徑縮小為納米級(jí)能縮短鋰離子在LiFePO₄晶粒中的擴(kuò)散路徑，可以解決電池的大電流放電性能差的問題。但低密度的疏松的導(dǎo)電碳包覆層的引入以及材料粒子的納米化，使得材料的振實(shí)密度很低，顯示出很差的加工性能，嚴(yán)重限制了LiFePO₄材料的商業(yè)化應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種高倍率放電性能好，加工性能優(yōu)良的二次碳包覆非化學(xué)計(jì)量比氧化鋰鐵磷材料及其制備方法。所制備的材料既具有納米材料所特有的優(yōu)異的倍率性能和循環(huán)性能，又有微米尺寸材料的加工性能優(yōu)良和極片填充密度大的優(yōu)點(diǎn)，并且通過二次導(dǎo)電碳包覆改善材料的導(dǎo)電性能。