[發明專利]控制磷酸鐵鋰材料形貌和碳含量的方法

有效

• 申請號: 201210235708.6
• 申請日: 2012-07-09
• 公開（公告）號: CN102751495A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 劉海潤
• 申請（專利權）人: 四川九馳能源科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;C01B25/45
• 代理公司: 四川省成都市天策商標專利事務所 51213
• 代理人: 楊剛

技術領域

本發明屬于能源材料制造技術領域，具體涉及一種在磷酸鐵鋰材料制造過程中控制磷酸鐵鋰材料形貌和碳含量的方法。?

背景技術

鋰離子電池因其具有比能量大、功率密度高、循環壽命長、自放電小、性能價格比高、污染少等優點，已成為當今便攜式產品的可再充電式電源的主要選擇對象。隨著鋰離子電池的發展，正極材料已成為制約鋰離子電池發展的重要瓶頸之一。過渡金屬因其存在混合價態，往往具有較為理想的電子導電性，且不易發生歧化反應，其氧化物已成為鋰離子電池正極材料的首選材料。就目前的研究和應用而言，所用的正極材料任然主要是鈷、鐵、鎳、錳、釩的氧化物，常見有氧化鈷鋰、磷酸鐵鋰、氧化鎳鋰、氧化錳鋰和釩的氧化物等。與鈷、鎳、錳、釩相比，鐵的化合物不僅價格低廉、儲量豐富，而且無毒，日益受到人們的重視。在鋰離子正極材料中磷酸鐵鋰因其具有高的比容量和工作電壓高等優點，已成為當今世界該領域最主要的研究熱點之一。?

目前，磷酸鐵鋰材料的生產中，原料在進行預燒處理后，一般都會對材料進行破碎處理，但一般破碎處理后燒結得到的材料顆粒均勻性較差，制成產品后材料的內阻偏大、加工性能一般、材料的化學性能指標離散較大。同時，磷酸鐵鋰材料的生產過程中所使用的包覆碳源和還原碳源主要都是有機碳源，使用的離散介質主要是工業酒精，因此在生產覆碳磷酸鐵鋰材料過程中存在不同程度的不同批次材料碳含量偏差較大的現象，目前國際國內的磷酸鐵鋰材料的?不同批次之間的碳含量偏差在±0.3％，造成這些偏差主要是由于生產過程中混料球磨后的干燥程度很難控制到完全一致，而用作分散介質的工業酒精中又含有高級醇。此種材料的碳含量偏差直接帶來的后果是每批材料的振實密度和比表面積的偏差，也就是電化學性能偏差和加工性能的偏差，也就影響了我們生產的各批次磷酸鐵鋰材料的一致性，為后續的電池制造帶來了較大的影響。?

發明內容

考慮到現有技術的上述問題，根據本發明的一個方面，公開了一種控制磷酸鐵鋰材料形貌和碳含量的方法，其特征在于，包括以下步驟：?

混合制備磷酸鐵鋰材料的原料，進行預燒處理，然后干燥，得到磷酸鐵鋰材料前驅體的粉料；?

破碎預燒干燥處理后得到的磷酸鐵鋰材料前驅體的粉料；?

檢測破碎后粉料的碳含量（即所測粉料所含碳的質量占總質量的百分比），所述粉料的碳含量需控制在控制值為2.3%-4.3%的范圍內，可根據配方的不同，將其粉料的碳含量更小的控制值范圍內，其控制值范圍的選擇根據不同配方的磷酸鐵鋰材料成品的碳含量控制值來確定，其中，?

當所測批次粉料的碳含量在控制值范圍內時，將所測批次粉料放入球磨機中進行球磨整形處理，?

當所測批次粉料的碳含量在控制值范圍外出現偏差時，將出現正偏差（當所測批次粉料的碳含量大于4.3%時）批次的粉料和出現負偏差（當所測批次粉料的碳含量小于2.3%時）批次的粉料按質量百分比計算配平后混合，再放入球磨機中進行球磨整形處理；?

檢測球磨整形處理后粉料的粒徑，所述粉料的粒徑需同時滿足控制值為D50＝6μ-12μ、D100≤75μ的要求，當所測批次粉料的粒徑滿足控制值的要求時出料；?

將上述步驟處理后得到的粉料進行二次燒結，得到磷酸鐵鋰材料成品。?

作為優選，球磨整形處理時，球磨機中磨球與粉料按質量比1:1混合后再進行球磨整形處理，所述球磨整形處理的時間為20分鐘至3小時。?

作為優選，所述球磨機中的磨球為由Φ20、Φ15、Φ10和Φ5四種規格的磨球混合組成。?

作為優選，所述Φ20、Φ15、Φ10和Φ5四種規格的磨球按質量比Φ20:Φ15:Φ10:Φ5＝3:2:1:3進行混合。?

作為優選，所述磨球為氧化鋯球、瑪瑙球、聚胺酯球、不銹鋼球、三氧化二鋁球中的一種或多種。?

作為優選，所述破碎預燒干燥處理后得到的磷酸鐵鋰材料前驅體的粉料時為分兩次進行破碎。?

作為優選，所述分兩次進行破碎為先用鱷式破碎機對粉料進行破碎，然后再用對輥破碎機對粉料進行破碎。?

作為優選，所述球磨機為滾動球磨機。?

本發明的目的旨在提供一種在磷酸鐵鋰材料生產過程中使一次顆粒大小更均勻、使生產的每個批次材料一次顆粒表面包覆的碳含量得到較為精確控制的方法。與現有技術相比，本發明的有益效果之一是：?