[發明專利]一種鋰離子電池用正極材料磷酸亞鐵鋰及其制備方法

有效

• 申請號: 201310520251.8
• 申請日: 2013-10-28
• 公開（公告）號: CN103515601A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 廖達前;周春仙;習小明;覃事彪
• 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;C01B25/45
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所 43008
• 代理人: 趙洪

1.一種以草酸亞鐵為鐵源用納米陶瓷研磨分散機制備鋰離子電池用正極材料LiFePO₄的方法，包括以下步驟：

（1）原料準備：準備用作原料的草酸亞鐵、鋰源、磷源和含摻雜金屬元素化合物，所述摻雜金屬包含Nb、Mg、Ti、Mn和Zn中的至少一種；對原料進行混合打漿、干燥，得到粉狀前驅體；

（2）預燒：將步驟（1）得到的粉狀前驅體進行預燒；

（3）二次配料：對經步驟（2）預燒后的產物進行二次配料，采用納米陶瓷研磨分散機將二次配料后混合料粉末磨成納米級，磨后再進行干燥；

（4）燒結：將步驟（3）后得到的混合料再進行燒結，得到鋰離子電池正極材料LiFePO₄。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述鋰源選用氫氧化鋰、磷酸二氫鋰或碳酸鋰，所述磷源選用磷酸或磷酸二氫鋰；所述鋰源和草酸亞鐵的摩爾比n(Li)/n(Fe)=0.98～1.06，所述磷源和草酸亞鐵的摩爾比n(P)/n(Fe)=0.98～1.05。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述含摻雜金屬Nb元素化合物包括五氧化二鈮和/或草酸鈮，所述含摻雜金屬Mg元素化合物包括堿式碳酸鎂、乙酸鎂、氫氧化鎂、草酸鎂中的一種或多種，所述含摻雜金屬Ti元素化合物包括二氧化鈦，所述含摻雜金屬Mn元素化合物包括乙酸錳、堿式碳酸錳、草酸錳中的一種或多種，所述含摻雜金屬Zn元素化合物包括乙酸鋅、堿式碳酸鋅、草酸鋅中的一種或多種，所有摻雜金屬元素的總摩爾數與磷源、鐵源或鋰源的摩爾比為0.001～0.05。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述二次配料是指向預燒后的產物中配入碳源，碳源的配入量按預燒后產物質量的1%～10%計；所述碳源選用檸檬酸、蔗糖、葡萄糖、炭黑、可溶性淀粉中的的一種或兩種。

5.根據權利要求1～4中任一項所述的方法，其特征在于，所述步驟（1）中的混合打漿過程具體包括：將所述磷源置于一容器中，在不斷攪拌的條件下加入含摻雜金屬元素化合物；然后持續機械攪拌，并將鋰源加入其中得料漿，采用去離子水冷卻料漿，當料漿溫度降到30℃～60℃時倒入立磨機，并加入所述草酸亞鐵，持續立磨0.5h～4h；收集料漿。

6.根據權利要求1～4中任一項所述的方法，其特征在于，所述步驟（2）中預燒的工藝條件控制為：升溫速度1℃/min～10℃/min，保溫溫度為400℃～700℃，保溫時間為1～20小時，隨爐自然冷卻。

7.根據權利要求1～4中任一項所述的方法，其特征在于，所述步驟（3）中，采用納米陶瓷研磨分散機將二次配料后混合料粉末磨成納米級的過程具體包括：將二次配料后的混合料粉末置于納米陶瓷研磨分散機的料腔中，加入去離子水調制成固液比為（2～5）∶10的料漿，使用直徑為0.01mm～0.5mm的氧化鋯球作為研磨介質，然后持續循環研磨，研磨時間為1h～4h，料漿溫度控制在20℃～40℃；收集料漿。

8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述納米陶瓷研磨分散機將二次配料后混合料粉末磨成納米級的過程中，加入二次配料后混合料粉末質量0.2%～2%的聚乙烯吡咯烷酮，再進行研磨。

9.根據權利要求1～4中任一項所述的方法，其特征在于，所述步驟（4）中燒結的工藝條件控制為：升溫速度1℃/min～10℃/min，保溫溫度600℃～900℃，保溫時間1～20小時，隨爐自然冷卻。

10.一種如權利要求1～9中任一項方法制備得到的鋰離子電池用正極材料LiFePO₄，其特征在于：所述鋰離子電池正極材料LiFePO₄的D₅₀在0.5μm～6μm、比表面積在15m²/g～25m²/g、振實密度≥1.5g/cm³。