[發明專利]一種高加工性能磷酸鐵鋰正極材料的制備方法

無效

• 申請號: 201210198782.5
• 申請日: 2012-06-15
• 公開（公告）號: CN102709560A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 王慶軍;李明勛;朱承飛
• 申請（專利權）人: 南京久兆新能源科技有限公司;南京工業大學
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 湯志武

技術領域

本發明屬于鋰離子電池正極材料的制備技術領域，具體涉及一種高加工性能磷酸鐵鋰正極材料的制備方法。

背景技術

新能源研究開發是人類社會可持續發展的重要基礎，隨著人類社會的發展，人們對高效、環保、經濟的新能源需求愈來愈強烈。鋰離子電池作為重要的化學電源之一，可廣泛應用于儲能設備、電動工具類、輕型電動車輛、固定型電源、軍事裝備等多個行業領域。尤其是大規模儲能電池和動力電池的發展需要高能量密度、高安全、環保和價格低廉的正極材料。

具有橄欖石結構的磷酸鐵理，因為其原料來源豐富、成本低、對環境友好、安全性能高、比容量高、放電平臺平穩、熱穩定性和循環性能優異等優點，是鋰動力電池首選的正極材料。目前，磷酸鐵鋰已廣泛應用于手機、筆記本電腦、數碼相機以及光伏儲能電池等大型動力設備上。在以往的磷酸鐵鋰制備工藝中，如何提高材料的比表面和極片的壓實密度等加工性能一直是個難題，制約了其發展。

發明內容

本發明的目的就是針對上述己有技術存在的不足，提供了一種具有高加工性能的磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，以便實現磷酸鐵鋰的商業化生產。

本發明的技術方案是：鋰離子電池正極材料磷酸鐵鋰的制備方法，包括以下步驟：

混合物的制備：采用鋰源化合物、鐵源化合物和磷源化合物為原料，按磷：鐵：鋰摩爾比為1：1：1~1.05的比例稱量鋰源化合物、鐵源化合物和磷源化合物，加入潤濕劑充分混合后置于球磨機中球磨，取出經噴霧干燥處理，得到的前驅體再經碾壓設備在1000~4000PSI的壓力下碾壓1~8h后取出，置于粉末壓片機中壓片；

合成磷酸鐵鋰：將片狀混合物在空氣氣氛中加熱至700~900℃，并在700~900℃下持續煅燒2~30h，得到的產物再經粗粉碎，細粉碎，篩分，表面改性（碳包覆），混合干燥等工序，最終得到目標產物磷酸鐵鋰。

步驟（1）中采用濕法球磨的方式將鋰源化合物、鐵源化合物、磷源化合物混合均勻，球磨時間控制在24~50h。

所述步驟（1）中經過濕法球磨和噴霧干燥后的前驅體需再經碾壓設備在1500~3000PSI的壓力下充分碾壓2~6h后取出，置于粉末壓片機中壓片。

所述步驟（1）中潤濕劑為乙醇、丙酮、高純水中至少一種。

所述步驟（1）中混合物在濕法球磨和噴霧干燥后，得到的前驅體仍需通過碾壓設備充分碾壓研磨。

所述步驟（2）中對混合物采用連續式加熱方法升溫至800~850℃，升溫速率為10~20℃/min。

所述鋰源化合物為選自氫氧化鋰、草酸鋰、醋酸鋰、碳酸鋰、叔丁醇鋰、苯甲酸鋰、甲酸鋰、四水檸檬酸鋰、磷酸鋰、磷酸氫二鋰、磷酸二氫鋰和草酸鋰中的一種或幾種。

所述鐵源化合物為選自硝酸鐵、草酸亞鐵、三氧化二鐵、氧化亞鐵的一種或幾種。

所述磷源化合物為磷酸、磷酸銨、五氧化二磷、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨中的一種或幾種。

所述原料碳源為石墨，葡萄糖、蔗糖、檸檬酸、淀粉、甲基纖維素、羧甲基纖維素、乙基纖維素、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚乙二醇中的一種或幾種。

本發明的有益效果是：本發明所述的這種鋰離子電池正極材料磷酸鐵鋰的制備方法，工藝簡單易控，易于實現清潔的工業化生產。該制備方法在原料濕法球磨，噴霧干燥后，還增加了碾壓設備碾壓研磨的步驟，有效地控制了磷酸鐵鋰的粒徑和化學組成，具有更合理的比表面(m2/g)和壓實密度（g/cm3），而加工性能優異，獲得的磷酸鐵鋰材料能量密度高，電學性能優良，穩定性好。利用本發明制備的磷酸鐵鋰材料具有很高的實用價值，作為電池正極材料具有廣泛的應用前景。

附圖說明

圖1是本發明工藝流程圖。

具體實施方式

為了更好地理解本發明，下面結合實施例對本發明做進一步的說明，但是本發明要求保護的范圍并不局限于實施例表述的范圍。

實施例1

將化學純的磷酸二氫銨，草酸亞鐵，碳酸鋰按摩爾比為1:1：1.05的比例稱量并混合，加入適量的乙醇充分潤濕混合后置于行星式球磨機中球磨24h,取出經噴霧干燥處理，得到的前驅體再經碾壓設備在1500psi的壓力下充分碾壓研磨2h后取出，壓片。將片狀混合物在空氣氣氛中加熱至900℃，并在900℃下持續煅燒3h，得到的產物再經粗粉碎，細粉碎，篩分，表面改性（碳包覆），混合干燥等工序，最終得到目標產物磷酸鐵鋰。

實施例2