[發明專利]磷酸亞鐵鋰正極材料的制備方法

有效

• 申請號: 201310259641.4
• 申請日: 2013-06-26
• 公開（公告）號: CN103326021A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 李偉;習小明;王雙才;周春仙;黃義宏;黃海花;廖達前
• 申請（專利權）人: 金瑞新材料科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;H01M4/62
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所 43008
• 代理人: 趙洪

技術領域

本發明涉及一種鋰離子電池正極材料的制備方法，尤其涉及一種磷酸亞鐵鋰正極材料及其制備方法，屬于鋰離子電池正極材料領域。

背景技術

能源與人類社會生產和發展密切相關，保持經濟的可持續發展是全人類的共同愿望與奮斗目標。發展鋰離子電池是解決日趨短缺的能源問題及日益嚴重的環境污染問題的有效途徑之一，而電池材料的發展又在不斷推動鋰離子電池技術的發展，先進電池材料已經逐漸成為發展鋰離子電池的核心技術。

目前，廣泛應用于小型電池的LiCoO₂材料價格昂貴，而且鈷資源貧乏、對環境有污染，因而限制了其推廣使用。尖晶石LiMnO₄實際比容量低，高溫循環性能差，容易發生Jahn-Teller畸變。1997年，美國Austin的Texas大學的A.K.Padhi、J.B.Goodenough等首次報道了LiFePO₄，他們發現LiFePO₄具有可逆地脫出和嵌入鋰離子的性能，該材料價格相對較低、循環性能好、理論容量高且對環境友好，因此被認為是一種非常具有前景的正極材料。

LiFePO₄具有橄欖石結構，其理論容量為170mAh/g，放電平臺為3.4V。但LiFePO₄電子導電率和離子傳導率較低，充放電過程中容量損失嚴重，大電流放電性能差，為此，人們通過在LiFePO₄表面包覆導電材料、摻雜離子改性、減小LiFePO₄的尺寸以提高鋰離子擴散速率等方法加以解決。

目前，LiFePO₄的制備主要采用固相法。CN101635347A號中國專利文獻公開了一種高密度磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，其是以碳酸鋰、草酸亞鐵、磷酸二氫氨為原料，加入摻雜元素化合物和有機碳源，經過球磨混合，再經過三次高溫焙燒，最后粉碎分級，得到振實密度在1.6～1.9?g·cm^-3、室溫下首次放電比容量可達140～153?mAh·g^-1的高堆積密度的鋰離子電池正極材料磷酸鐵鋰。CN1581537A號中國專利文獻公開了一種鋰離子電池正極材料磷酸鐵鋰的制備方法，其是以金屬鐵粉、磷酸鐵、磷酸鋰、攙雜元素磷酸鹽、導電劑或導電劑前驅體按比例混合均勻，然后置于填充惰性氣氛的球磨容器中，球磨18～36小時；所得球磨產物放入高溫爐，在氮氣或氬氣等惰性氣氛中，以10℃～30℃/min的加熱速率升溫，于450℃～750℃恒溫培燒10min～60min，然后以10℃～30℃/min降溫速度冷卻至室溫，制得磷酸鐵鋰粉末或攙雜磷酸鐵鋰粉末；產物在1C倍率下充放電測試，其放電容量為138?mAh·g^-1。