[發明專利]一種儲能型磷酸鐵鋰復合材料的制備方法

無效

• 申請號: 201310386005.8
• 申請日: 2013-08-30
• 公開（公告）號: CN103441273A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 蔣華鋒;郭軍;陸小舟
• 申請（專利權）人: 江蘇國泰鋰寶新材料有限公司
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;H01M4/62
• 代理公司: 蘇州廣正知識產權代理有限公司 32234
• 代理人: 劉述生

技術領域

本發明涉及電池材料制備領域，特別是涉及一種儲能型磷酸鐵鋰復合材料的制備方法。

背景技術

磷酸鐵鋰材料因為其優異的安全性能和優秀的循環性能成為首選的鋰動力電池的復合材料，此外磷酸鐵鋰材料還廣泛應用于手機、筆記本電腦、數碼相機及其他大量新興的IT產品的UPS電源系統中。但磷酸鐵鋰材料本身存在電子電導率低的缺陷，從而制約了其在部分領域的應用。

目前已經證明的成熟的提高磷酸鋰鐵材料的電子電導率的方法為通過有機碳或無機碳進行表面包覆，可以將電導率提升7個數量級，但是現在此項技術在實際生產中存在有缺陷有，有機碳的引入會導致在燒結過程中限制磷酸鐵鋰顆粒的長大，雖然這樣有利于倍率性能的改善，但卻大幅度降低了材料的振實密度和能量密度。由于在儲能領域材料的放電倍率很小，一般不超過0.2C，所以能量密度的提升對降低儲能模塊的成本有顯著的影響。同時傳統的加碳燒結工藝會使材料的顆粒生產不均，合格粒度的收率小于80%。

發明內容

本發明主要解決的技術問題是提供一種儲能型磷酸鐵鋰復合材料的制備方法，該方法工序簡單，適合工業化生產。

為解決上述技術問題，本發明采用的一個技術方案是：提供一種儲能型磷酸鐵鋰復合材料的制備方法，包括步驟為：將鋰源、亞鐵源和磷酸源混合均勻后在惰性氣氛中燒結得到磷酸鹽燒結料，將所述磷酸鹽燒結料經過粉碎分級處理后得到磷酸鹽材料，再將磷酸鹽材料和碳源通過機械融合機進行球化和包覆得到碳包覆的磷酸鐵鋰復合材料，其中所述鋰源、所述亞鐵源和所述磷酸源中鋰離子、亞鐵離子和磷酸根的摩爾比為1:（0.98~1.02）:（0.97~1.03）。

在本發明一個較佳實施例中，所述鋰源為碳酸鋰，所述亞鐵源為草酸亞鐵，所述磷酸源為磷酸二氫銨。

在本發明一個較佳實施例中，所述鋰源為電池級碳酸鋰，所述碳酸鋰的純度大于99.5%，所述亞鐵源為電池級草酸亞鐵，所述草酸亞鐵的純度大于98%，所述磷酸源為分析純磷酸二氫銨，所述磷酸二氫銨的純度大于99.5%。

在本發明一個較佳實施例中，所述燒結過程為在500~750℃下燒結6~12小時。

在本發明一個較佳實施例中，所述粉碎分級處理過程中采用的設備為氣流式粉碎分級機或機械式粉碎分級機。

在本發明一個較佳實施例中，所述磷酸鹽材料的粒度為D₅₀在0.5~3.0um之間，D₉₉小于等于9um。

在本發明一個較佳實施例中，所述碳源為導電炭黑、乙炔黑或導電炭黑和乙炔黑的混合物，所述碳源的包覆量為所述磷酸鹽材料和所述碳源總質量的3~8%。

本發明的有益效果是：本發明的儲能型磷酸鐵鋰復合材料的制備方法，采用干法包碳技術，簡化了工序，可顯著降低能耗和縮短工時，滿足低成本高品質磷酸鐵鋰的需求，有效提高了磷酸鐵鋰的振實密度，改善了磷酸鐵鋰的倍率特性，反應條件溫和，收率明顯提高，適合工業化生產，增強了磷酸鹽電池在儲能型電池方面的競爭力。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖，其中：

圖1是本發明實施例一得到的磷酸鐵鋰復合材料的晶體衍射圖，采用CuKα靶輻射，λ?＝0.15416?nm；

圖2是本發明實施例一得到的磷酸鐵鋰復合材料的電鏡（SEM）圖片；

圖3是本發明實施例一得到的磷酸鐵鋰復合材料的倍率性能放電曲線圖，采用的是2032扣式電池，并用鋰片做負極。

具體實施方式

下面將對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發明保護的范圍。

實施例一：

（1）常溫下，取20.93kg的電池級碳酸鋰、101.48kg的電池級草酸亞鐵和64.54kg的化學純磷酸二氫銨，將上述三種物料在三維混料機中進行混合2小時；

（2）再將物料混合物置于氮氣保護氣氛爐中進行燒結，燒結后的純磷酸鐵鋰材料用氣流式粉碎機進行粉碎分級處理，粉碎時的壓力為10MPa，出料的磷酸鐵鋰物料的粒度分布要滿足D50介于0.5~1.0um之間，D99不超過5um；