[發明專利]磷酸鐵鋰材料的制備方法

無效

• 申請號: 201310222074.5
• 申請日: 2013-06-06
• 公開（公告）號: CN103258995A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 孫彥軍;江慧芳;李良玉
• 申請（專利權）人: 鄭州瑞普生物工程有限公司
• 主分類號: H01M4/1397
• 分類號: H01M4/1397;C01B25/45
• 代理公司: 鄭州異開專利事務所(普通合伙) 41114
• 代理人: 王霞

技術領域

本發明涉及鋰離子二次電池的正極材料，尤其是涉及一種可作為動力型鋰離子電池正極材料的磷酸鐵鋰材料的制備方法。

背景技術

???鋰離子電池自從問世以來，便以其重量輕、電壓高、能量密度高、循環性能好等特點而被廣泛應用于手機、照相機、UPS電源以及筆記本電腦等一些便攜式的電子產品中。近年來，隨著各國對環境、能源等問題的重視，越來越多的鋰離子電池也被應用于電動汽車上面。在鋰離子電池體系中，正極材料占有重要的地位。鋰離子電池的正極材料有很多種，目前大規模商業化的鋰電池正極材料有LiCoO₂、LiMn₂O₄、三元材料和LiFePO₄等。磷酸鐵鋰電池是指用磷酸鐵鋰（LiFePO₄）作為正極材料的鋰離子電池，屬于鋰離子二次電池。由于正交橄欖石結構的LiFePO₄材料以其原料來源豐富、成本低、無環境污染、安全性能高、循環性能好等優點，已被廣泛應用于電動汽車和電網儲能等多個方面。

????目前制備磷酸鐵鋰材料的方法有高溫固相法、液相沉淀法、水熱法和微波加熱法等，但實際生產中多采用高溫固相法，即將二價鐵鹽、鋰鹽等兩種或兩種以上固體粉末原料，通過機械球磨將物料混合后高溫煅燒，由于這種方法只能將物料混合到微米級別，如果采用正磷酸鐵作為原材料時，這種程度的混合會影響三價鐵鹽的還原程度，從而影響磷酸鐵鋰最終產品的比容量、加工性能和循環性能等，故限制了磷酸鐵鋰材料的規模化生產。

發明內容

本發明的目的在于提供一種磷酸鐵鋰材料的制備方法，該方法制備的磷酸鐵鋰產品具有更好的加工性能和壓實密度，且本方法具有良好的重復性，非常適合批量生產。

為實現上述目的，本發明可采取下述技術方案：

本發明所述的磷酸鐵鋰材料的制備方法，它包括下述步驟：

第一步，將鋰源和正磷酸鐵按照0.98～1.07︰1的比例進行配制，然后加入上述物料總重量5～15%的有機碳源，入球磨機球磨到得到粒度D50為3-5μm的混合粉體備用；

第二步，在濕法球磨機中加入上述混合粉體2-3倍的水，按照5～50g/L的比例向水中加入聚乙二醇，球磨至聚乙烯醇完全溶解進水中；

第三步，將第一步得到的混合粉體加入到第二步制得的聚乙二醇溶液中，濕法球磨1～8小時后，轉入到砂磨機中進行砂磨30～180分鐘，得到粒度D50為200-500nm的混合漿料；

第四步，將第三步的混合漿料在干燥設備中進行噴霧造粒，得到磷酸鐵鋰前驅體；

第五步，將第四步制得的磷酸鐵鋰前驅體在氣氛保護下，500～800℃燒結處理2～10小時，然后將燒結產品球磨粉碎，得到粒度D50為1-3μm的磷酸鐵鋰成品材料。

將本發明制得的磷酸鐵鋰產品粉碎過篩，經測試，碳含量為1～6%，振實密度為1.0～1.3g/cm³，粒度D50為1～3μm，測試容量達到150～165mA/h(0.2C)，制作成電池正極片后，極片的壓實密度＞2.2g/cm³。

????所述鋰源為碳酸鋰或/和氫氧化鋰或/和磷酸二氫鋰。

所述有機碳源為葡萄糖或蔗糖。

所述保護氣氛為氮氣或/和氬氣或/和裂解氨氣。

與現有技術相比，本發明的優點體現在：

1、前期的混合采用了液相膠體混合，各原料在溶液中可以達到離子級別的混合程度，一方面可使原料的混合均勻度得到極大的提高，另一方面在溶液中混合的方法具有良好的可重復性，更適合批量化工業生產；

2、濕法球磨后進入砂磨機進行粒度處理，然后再噴霧造粒，不僅使得前期各物料混合的更加均勻，而且使得制備的磷酸鐵鋰產品具有更好的加工性能和壓實密度；

3、采用一次燒結的方法可以減少能耗，縮短燒結時間，增大單位時間內的產量。

具體實施方式

實施例1：?