[發明專利]磷酸鐵鋰的制備方法

有效

• 申請號: 201310444310.8
• 申請日: 2013-09-26
• 公開（公告）號: CN104518216B
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發明（設計）人: 王莉;何向明;王繼賢;高劍;李建軍
• 申請（專利權）人: 清華大學;鴻富錦精密工業（深圳）有限公司
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種鋰離子電池正極活性材料的制備方法，尤其涉及一種磷酸鐵鋰的制備方法。

背景技術

橄欖石型磷酸鐵鋰作為一種具有較好安全性，價格低廉且對環境友好的鋰離子電池正極活性材料一直受到人們極大關注。然而磷酸鐵鋰的不足之處是它的導電性較差且鋰離子擴散速度慢。這使得磷酸鐵鋰實際的充放電容量與磷酸鐵鋰的理論容量相差較大。磷酸鐵鋰的理論比容量為170mAh/g，在實際充放電過程中的比容量一般在140mAh/g，即使在首次循環時可以超過150mAh/g，也容易在后續的循環過程中不斷衰減。為了改善磷酸鐵鋰的充放電循環性能，研究主要集中在提高磷酸鐵鋰導電性方面，主要方法是通過碳材料包覆磷酸鐵鋰及采用金屬離子對磷酸鐵鋰進行摻雜。

現有技術中制備磷酸鐵鋰的方法有固相法、共沉淀法、水熱及溶劑熱法。然而，固相法需要在高溫下才能合成可以作為鋰離子電池活性物質使用的磷酸鐵鋰，而且高溫合成的磷酸鐵鋰的形貌難以控制且經常含有雜質。現有技術中利用共沉淀法制備磷酸鐵鋰時，首先通過原料的共沉淀獲得磷酸鐵鋰的前驅體，這種磷酸鐵鋰的前驅體結晶度差且含有較多的雜相，因此，要作為鋰離子電池正極活性物質還需要進一步通過高溫燒結或微波加熱等方式獲得結晶度有序的磷酸鐵鋰。水熱或溶劑熱法是在密閉的高壓釜中，采用水或有機溶劑作為反應介質，通過對反應器加熱，創造一個高溫、高壓的反應環境，使通常難溶或不溶的物質溶解并重新結晶。水熱或溶劑熱法能夠在較低的溫度下得到高度結晶的產品，并且反應時間短、能耗少。

然而，通過上述方法對磷酸鐵鋰導電性進行改進后得到的磷酸鐵鋰的充放電比容量仍較低。

發明內容

有鑒于此，確有必要提供一種磷酸鐵鋰的制備方法，得到的產物具有較高的放電比容量。

一種磷酸鐵鋰的制備方法，其包括以下步驟：提供一前驅體，該前驅體通過將鋰化合物、亞鐵化合物、含磷酸根的化合物及有機溶劑混合形成，該有機溶劑為二元醇及多元醇中的至少一種；將該前驅體放入溶劑熱反應釜進行溶劑熱反應，在該溶劑熱反應的過程中向該溶劑熱反應釜中通入保護氣體，從而使該溶劑熱反應釜內部的壓力大于該溶劑熱反應釜在相同條件下的自生壓力。

相較于現有技術，本發明提供了一種磷酸鐵鋰的制備方法，在溶劑熱反應的過程中通過向該溶劑熱反應釜內部通入保護氣體，使該溶劑熱反應釜可以在較低的反應溫度達到較高的壓力，在該條件下合成的磷酸鐵鋰具有較低的混排度和較大的晶胞體積，并具有較好的結晶度。作為鋰離子電池正極活性物質可以具有較高的放電比容量及容量保持率。

附圖說明

圖1為本發明實施例的磷酸鐵鋰的制備方法中使用的外加壓力的溶劑熱反應裝置的結構示意圖。

圖2為通過本發明實施例的磷酸鐵鋰的制備方法得到的磷酸鐵鋰的XRD圖譜。

圖3為通過本發明實施例的磷酸鐵鋰的制備方法得到的磷酸鐵鋰的掃描電鏡照片。

圖4為對比例1的磷酸鐵鋰的XRD圖譜。

圖5為分別采用通過本發明實施例的磷酸鐵鋰的制備方法得到的磷酸鐵鋰及對比例1的磷酸鐵鋰作為正極活性物質的鋰離子電池的充放電循環測試曲線。

主要元件符號說明