[發(fā)明專利]活性電極材料的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310403393.6
• 申請(qǐng)日: 2013-09-06
• 公開（公告）號(hào): CN103456954A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃桂清;莫有德;莫博山
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 四川一美能源科技有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/58
• 分類號(hào): H01M4/58
• 代理公司: 成都虹橋?qū)＠聞?wù)所(普通合伙) 51124
• 代理人: 梁鑫;羅貴飛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于活性電極材料領(lǐng)域，特別涉及一種用價(jià)格低廉原材料制備活性電極材料的方法。

背景技術(shù)

鉛酸電池是最傳統(tǒng)的可充電電池,已有長(zhǎng)達(dá)150年應(yīng)用歷史,因其制造簡(jiǎn)單價(jià)格低廉而一直使用。鉛酸電池能量密度低,循環(huán)壽命短,對(duì)環(huán)境的毒害等缺陷已不適合新時(shí)代的需要。

新技術(shù)發(fā)展后的鋰離子電池具有能量密度高循環(huán)壽命長(zhǎng),熱穩(wěn)定好等特點(diǎn),可用作動(dòng)力電池。但因鋰離子電池的電極材料和電池制備成本居高不下,目前難以在市場(chǎng)推廣,取代價(jià)格低廉的鉛酸電池。

最近研制的離子水溶液電池AIB(aqueous?ion?battery)因其電極材料和制造成本都很低,循環(huán)性能比鉛酸電池優(yōu)異,很有希望在不久的將來(lái)取代對(duì)環(huán)境毒害的鉛酸電池。離子水溶液電池AIB雖環(huán)保,但與鉛酸電池一樣能量密度低而只能用于儲(chǔ)能電池,無(wú)法應(yīng)用在高功率高容量動(dòng)力電池領(lǐng)域。

如何制備低價(jià)鋰離子電池電極材料,降低鋰離子電池制造成本,是鋰離子電池能在市場(chǎng)上推廣的重要因素之一。

本發(fā)明是關(guān)系制備廉價(jià)電極材料,從價(jià)格最低廉的原材料開始,經(jīng)過(guò)獨(dú)特的過(guò)程和方法,制備價(jià)格低廉的電極材料。

工業(yè)制備磷酸鐵鋰電極材料,傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝是草酸亞鐵作為鐵源原料,磷酸二氫銨作為磷源原料,兩材料生產(chǎn)產(chǎn)生成本,生產(chǎn)過(guò)程放出對(duì)環(huán)境有害的氣體,目前越來(lái)越占主流的生產(chǎn)工藝是用磷酸鐵作鐵源和磷源原料,磷酸鐵生產(chǎn)也產(chǎn)生成本。

制備磷酸鐵鋰電極材料,低廉的磷源化合物是磷酸或五氧化二磷,低廉的鐵源材料是鐵粉,或是其它工業(yè)的副產(chǎn)品比如硫酸亞鐵(鈦白粉工業(yè)生產(chǎn)副產(chǎn)品),比如磷鐵(Fe_XP，黃磷工業(yè)生產(chǎn)副產(chǎn)品),比如從磷鐵冶煉提取貴金屬釩鈷鎳后的副產(chǎn)品磷酸鐵(Fe_XPO₄)。

制備磷酸類化合物電極材料,低廉的磷源化合物是磷酸或五氧化二磷,低廉的Ti源化合物是TiOSO₄和Ti(SO₄)₂,，低廉的V源化合物是NH₄VO₃。

上述的廉價(jià)材料有時(shí)未能直接用來(lái)制備電極材料,原因之一,沒有有效的方法保證原材料完全轉(zhuǎn)化,極少量的未轉(zhuǎn)化磁性物可能對(duì)電極材料的性能影響很大。原因之二,各元素的配比在轉(zhuǎn)化過(guò)程中發(fā)生一定的變化,如果按轉(zhuǎn)化前配比做下一步制備,勢(shì)必引起配比誤差,影響電極材料的性能。

本發(fā)明方法,把上述的廉價(jià)材料完全轉(zhuǎn)化后,重新測(cè)定各有效無(wú)素的含量,并按新測(cè)定各有效無(wú)素的含量重新配料,再進(jìn)行電極材料下一步制備。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種能夠克服活性電極材料制備費(fèi)用過(guò)高的缺點(diǎn)，可利用價(jià)格低廉化合物和其它工業(yè)的副產(chǎn)品作原材料制備活性電極材料的方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：活性電極材料的制備方法，活性電極材料的分子式為A_aM_b(XO₄)_cZ_d,，其中M是第一元素，A是第二元素，X是類金屬元素，Z是前驅(qū)體,制備方法包括如下步驟：

a、用第一元素M源化合物、類金屬元素X源化合物和前驅(qū)體Z形成中間復(fù)合物；

b、測(cè)定第一元素M和類金屬元素X在中間復(fù)合物中的含量，按照A︰M︰X＝1.03～1.1︰1︰1摩爾比加入第二元素A源化合物以及碳源化合物，配成中間混合物；

c、球磨和干燥所述的中間混合物；

d、在無(wú)氧氣氛中煅燒所述的中間混合物，得到活性電極材料；

其中，所述第一元素M是過(guò)渡金屬元Fe、Mn、V、Co、Ni、Al、Mg、Si、Ca、Sr、Ti、Cd、Cu、Zn、Ga、Ge、Zr、Nb、Mo、Ta、W、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的至少一種；

所述第二元素A是堿金屬元素Li、Na或K中的至少一種；

所述類金屬元素X是P、Si、S、Al、Ga、N或V中的至少一種；

所述前驅(qū)體Z是OH、F、Cl或Br中的至少一種；

所述a、b和c是大于零的數(shù)，d是大于或等于零的數(shù)。

其中，所述a、b和c是1，d為零，所述類金屬元素X是P，活性電極材料的分子式為AMPO₄，制備方法包括如下步驟：

a、用磷源化合物和第一元素M源化合物制得磷酸鹽復(fù)合物；