[發明專利]一種磷酸鐵鋰電池正極材料的制備方法

有效

• 申請號: 201410121300.5
• 申請日: 2014-03-28
• 公開（公告）號: CN103943855A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 陳慶;曾軍堂
• 申請（專利權）人: 成都新柯力化工科技有限公司
• 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

1.一種磷酸鐵鋰電池正極材料的制備方法，其特征是包括以下具體步驟：

1）將基礎原料鋰源、鐵源、摻雜源、磷源按照摩爾比Li?：Fe?：M?：P=1：0.8：0.1：1?稱量加入混合機，再加入基礎原料質量的0.1%-0.5%的分散劑，加入基礎原料質量的0.5%-1%的晶粒生長誘導劑，加入基礎原料質量的5-8%的高分子聚合物，混合均勻后送入扁平式氣流粉碎機，通過強烈的沖擊和劇烈的摩擦使物料粉碎并均化，其中，鋰源、鐵源、磷源可選用磷酸鐵鋰生產常用的基礎原料，優選以固體粉狀存在的基礎原料；所述的摻雜源為M，M代表堿土金屬周期系ⅡA族元素的二價穩定金屬離子；所述的晶粒生長誘導劑為納米氧化鎂、納米二氧化鈦中至少一種；所述的分散劑為酯化的苯乙烯馬來酸酐樹脂、酰亞胺化的苯乙烯馬來酸酐樹脂、苯乙烯馬來酸酐酰胺酸樹脂中的至少一種；所述的高分子聚合物為粉末狀熱塑性高分子聚合物，優選聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯中的至少一種；

2）將步驟1）中得到的均化物送入往復式單螺桿擠出機，螺桿在徑向旋轉過程中，同時做軸向的往復運動，利用往復式單螺桿剪切均勻、高分散、拉伸的特點，使物料在軸向均化反應，在剪切、翻轉、捏合和拉伸作用下，通過晶粒生長誘導劑誘導，晶粒快速生長并完全被高分子聚合物包覆隔離，往復式單螺桿擠出機從進料口到出料口溫度逐步上升，進料口溫度150-200℃、反應段溫度200-300℃、出料口段溫度300-350℃，在出料口設置高壓熔體泵，高分子聚合物在高溫高壓下完全碳化并均勻包覆磷酸鐵鋰晶粒，得到反應均勻、晶粒細小的磷酸鐵鋰包覆體，即一種磷酸鐵鋰電池正極材料。

2.根據權利要求1所述的一種磷酸鐵鋰電池正極材料的制備方法，其特征在于步驟1）所述的鋰源優選磷酸鋰、氫氧化鋰、硝酸鋰、磷酸二氫鋰、碳酸鋰中的至少一種；所述的鐵源優選草酸亞鐵、磷酸亞鐵和氧化亞鐵中至少一種；所述的磷源優選磷酸亞鐵、磷酸二氫鋰、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨中至少一種。

3.根據權利要求1所述的一種磷酸鐵鋰電池正極材料的制備方法，其特征在于步驟1）所述的二價穩定金屬離子優選氯化鎂、氯化鈹、氯化鈣、氯化鍶、氯化鋇中至少一種。

4.根據權利要求1所述的一種磷酸鐵鋰電池正極材料的制備方法，其特征在于步驟1）所述的晶粒生長誘導劑粒徑小于10納米。

5.根據權利要求1所述的一種磷酸鐵鋰電池正極材料的制備方法，其特征在于步驟1）所述扁平式氣流粉碎機的工作機理是通過扁平噴嘴把壓縮空氣變為高速氣流，當物料通過加料器送入粉碎室時受到高速氣流的剪切作用，在完全懸浮中進行分散均化。

6.根據權利要求1所述的一種磷酸鐵鋰電池正極材料的制備方法，其特征在于步驟2）所述的往復式單螺桿擠出機優選螺桿直徑45-75mm，螺桿長徑比30/1-52/1。

7.根據權利要求1所述的一種磷酸鐵鋰電池正極材料的制備方法，其特征在于步驟2）所述的往復式單螺桿擠出機轉速優選300-450rpm，物料在螺桿內停留時間為3-8分鐘。

8.根據權利要求1所述的一種磷酸鐵鋰電池正極材料的制備方法，其特征在于步驟2）所述的往復式單螺桿擠出機出料口設置動態熔體泵，維持出料口壓力穩定在5-10?MPa，以確保高分子聚合物在高溫高壓下快速、完全碳化。

9.根據權利要求1所述的一種磷酸鐵鋰電池正極材料的制備方法，其特征在于步驟2）所述的往復式單螺桿擠出機在反應段設置二級自然脫揮裝置，對反應中產生的廢氣自動脫揮。