[發(fā)明專利]一種高壓實(shí)密度磷酸亞鐵鋰材料的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210285394.0
• 申請日: 2012-08-10
• 公開（公告）號(hào): CN102779999A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郝德利;葉麗光
• 申請（專利權(quán)）人: 北京科銳志投資管理中心（有限合伙）;天津赫維科技有限公司;萬雅寧;廖衛(wèi)東
• 主分類號(hào): H01M4/58
• 分類號(hào): H01M4/58
• 代理公司: 天津盛理知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12209
• 代理人: 王來佳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于新型化學(xué)儲(chǔ)能領(lǐng)域，特別涉及一種高壓實(shí)密度磷酸亞鐵鋰材料的制備方法。

背景技術(shù)

磷酸亞鐵鋰材料是鋰離子電池的一種正極材料，具有價(jià)格低廉、原材料豐富、無毒、熱穩(wěn)定性好、比能量高、循環(huán)壽命長、使用時(shí)間久、安全性能突出及對環(huán)境無污染的特點(diǎn)，其理論比容量為170mAh/g，理論工作電壓約為3.45V，是一種最具有潛力的新型鋰離子電池正極材料。但是磷酸鐵鋰正極材料仍存在一些不足之處，如電導(dǎo)率低、離子擴(kuò)散系數(shù)低、堆積密度小、壓實(shí)密度低等，導(dǎo)致其體積比容量低，制作的電池體積龐大，消耗大量的輔助材料如石墨負(fù)極、銅箔、鋁箔、隔膜等，導(dǎo)致電池成本居高不下。目前磷酸鐵鋰的制備方法主要是固相法，通過摻雜高導(dǎo)電性能物質(zhì)和優(yōu)化材料顆粒大小可以克服導(dǎo)電性能差而導(dǎo)致材料容量低的不足，近年來的研究工作主要集中在改善磷酸鐵鋰材料的導(dǎo)電性能方面，已經(jīng)取得顯著的進(jìn)步，通過適當(dāng)進(jìn)行碳包覆，可以顯著的提高磷酸亞鐵鋰材料的導(dǎo)電能力。但是碳包覆處理的磷酸亞鐵鋰材料振實(shí)密度和壓實(shí)密度進(jìn)一步變低，導(dǎo)致其體積比容量低，一方面增加了電池的成本，另一方面限制的該材料的應(yīng)用范圍。

通過檢索，發(fā)現(xiàn)如下三篇相關(guān)的公開專利文獻(xiàn)：

1、納米級正極材料磷酸亞鐵鋰/碳復(fù)合材料的制備方法（CN101582498），是將鐵源、鋰源、磷源，同時(shí)與少量的摻雜金屬鹽和有機(jī)高分子聚合物碳源按比例一步混合，球磨，烘干，煅燒。在非氧化性氣體下高溫?zé)Y(jié)，得到碳包覆的納米級磷酸亞鐵鋰LiMxFe1-xPO4/C和LiFe1-xNxPO4/C材料，其顆粒粒徑顯著減小，平均粒徑在100nm以內(nèi)。組裝成電池后，在室溫下0.2C倍率放電容量可達(dá)160mAh/g以上，1C倍率放電容量高達(dá)140-155mAh/g，5C倍率放電容可達(dá)130-150mAh/g.在10C大倍率下，初始容量為120-140mAh/g經(jīng)過千次循環(huán)后容量仍保持在初始容量的90％以上，具有較優(yōu)異的倍率性能和循環(huán)性能。本發(fā)明成本低，生產(chǎn)過程簡單，安全性好。合成的納米級磷酸亞鐵/碳復(fù)合材料可廣泛應(yīng)用于便捷式設(shè)備、電動(dòng)車等的制造。

2、一種納米級磷酸亞鐵鋰/碳復(fù)合材料、固相制備方法及應(yīng)用（CN1747206），其特征在于所述的復(fù)合材料以LiFePO₄為基體，微細(xì)顆粒的碳粉包覆在LiFePO₄顆粒表面或存在于LiFePO₄顆粒之間；粒徑200-500nm，復(fù)合材料中碳質(zhì)量百分含量為2-10％，其制備工藝特征是采用超聲波粉碎和固相反應(yīng)。所述的鋰鹽為FeC₂O₄·H₂O或醋酸亞鐵，磷酸鹽為NH₄H₂PO₄或(NH4)2HPO4，所述的鋰鹽為LiOH·H₂O或Li₂CO₃。本發(fā)明所提供的納米級LiFePO₄/C作為正極材料的鋰電池具有優(yōu)良的放電性能和倍率性能。

3、一種同時(shí)摻雜納米鐵和碘離子的磷酸亞鐵鋰正極材料的制備方法（CN101969116A），是按照鋰離子∶亞鐵離子∶納米鐵∶磷酸根離子∶碘離子的摩爾比為1.05∶(1-x)∶x∶(1-y)∶y，準(zhǔn)確稱取上述各組分，混合，加入反應(yīng)物質(zhì)量總和的1％～25％的含碳化合物或碳粉，再加入濕磨介質(zhì)，研磨混合，在溫度48℃～150℃、壓力10Pa～10132Pa下真空干燥，將干燥的粉體置于惰性氣氛中，用兩段燒結(jié)法法制備含可控Fe2P的磷酸亞鐵鋰。本發(fā)明原料成本較低，來源廣泛，制備過程簡單。制備的電極材料具有優(yōu)秀的放電性能，特別是在大電流放電的循環(huán)性能佳，為產(chǎn)業(yè)化打下良好的基礎(chǔ)。

通過技術(shù)對比，上述公開專利文獻(xiàn)與本專利申請有較大差異。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種高壓實(shí)密度磷酸亞鐵鋰的制備方法，該方法所制備的磷酸亞鐵鋰材料比容量高、循環(huán)壽命長、低溫性能好、比表面積低、振實(shí)密度高。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)目的的技術(shù)方案是：

一種高壓實(shí)密度磷酸亞鐵鋰的制備方法，制備方法的步驟是：

⑴將可溶性二價(jià)鐵鹽晶體溶于去離子水中，再滴加含有可溶性磷酸鹽和氨水、表面活性劑的混合溶液，以500-1200轉(zhuǎn)/分鐘快速攪拌，監(jiān)測反應(yīng)溶液的pH值為5.5-8.0，靜置，過濾，用去離子水重新洗5-10次，取出過濾的固體，即得到磷酸亞鐵；