[發明專利]鋰離子電池正極材料焦磷酸鐵鋰的制備方法

在審

• 申請號: 201410628178.0
• 申請日: 2014-11-10
• 公開（公告）號: CN105655539A
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發明（設計）人: 許寒;丁飛;劉興江;盧志威;彭慶文;任麗彬
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十八研究所
• 主分類號: H01M4/13
• 分類號: H01M4/13;H01M4/58
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標代理有限公司 12101
• 代理人: 李鳳

技術領域

本發明屬于鋰離子電池正極材料技術領域，特別是涉及一種鋰離子電池 正極材料焦磷酸鐵鋰的制備方法。

背景技術

鋰離子電池是一種通過化學反應將化學能轉變為電能的裝置，是能源儲 存與轉化的重要方式之一，幾乎在各領域均得到了廣泛的應用，是緩解當今 能源危機以及減少環境污染的重要產品。在二次電池中，鋰離子電池由于具 有工作電壓高、循環壽命長、容量大、體積小、自放電小、無記憶效應及綠 色環保污染少等優點，迅速成為當今便攜式電子產品可充電源的首選。對于 鋰離子電池而言，正極材料對其容量具有決定性的作用，并與電池的成本、 安全性能息息相關，正極材料己成為制約鋰離子電池整體性能進一步提高的 關鍵因素。因此，新型鋰離子電池正極材料的開發顯得尤為重要。

經檢索發現，2010年日本東京大學的Shin-ichiNishimura在NewLithium Iron，Pyrophosphateas3.5VClassCathodeMaterialforLithiumIonBattery(J.A M.CHEM.SOC.2010,132,13596–13597)中報道采用二價鐵源，合成了一種 新型磷酸鹽體系的鋰離子電池正極材料Li₂FeP₂O₇。該材料具有3.5V左右的電 壓平臺，理論容量高，循環性能好。但是二價鐵源價格不僅昂貴，并且難以 保存。

經檢索還發現，申請號為201210255197.4、公開號為CN102751498A、名 稱為：一種鋰離子電池正極材料焦磷酸鐵鋰的制備方法的發明專利。該方法 將鋰源，鐵源，磷源按Li：Fe：P₂摩爾比為2:1:2比例混合，經球磨均勻混料， 然后干燥、研磨、壓片，轉移至煅燒爐中，在保護氣氛下預燒，預燒溫度為 200～400℃，預燒時間5～15個小時，升溫度率為1～5℃/min，所得預燒材料 研磨、壓片后在高溫下進行煅燒，煅燒溫度為600～800℃，煅燒時間為3～24 小時，升溫度率為1～5℃/min，然后取出煅燒料，研磨后得到Li₂FeP₂O₇正極 材料。該發明原材料來源廣泛，價格低廉；工藝簡單、易實現工業化規模生 產。但是其不足之處在于：該發明利用三種原料固相混合然后燒結，這種方 法存在固相法與生俱來的劣勢即原料混合不均勻，且批次一致性差等，另外 由于固相法研磨設備的局限性，使得材料的粒徑在達到一定的程度就無法進 一步降低了，使得本來導電性就不好的正極材料性性能發揮就更不理想。

發明內容

本發明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種原料混合均勻，材 料合成的一致性好，材料的粒徑小且倍率性能好，首次充放電效率和放電容 量高，并且價格便宜，容易保存的鋰離子電池正極材料焦磷酸鐵鋰的制備方 法。

本發明包括如下技術方案：

鋰離子電池正極材料焦磷酸鐵鋰的制備方法，其特點是：包括以下制備 步驟：

步驟1制備小體積透明凝膠

將含鋰源化合物、鐵源化合物和磷源化合物按照化學計量比Li：Fe：P＝2： 1：2混合后，加入溶劑，形成含鋰、磷、鐵化合物的透明溶液；將透明溶液 置于蒸發器，在60℃-90℃，壓力小于-0.098Mpa下進行減壓蒸發，得到小體 積透明凝膠；

步驟2材料熱處理

將步驟1制成的小體積透明凝膠置于加熱裝置中，惰性氣氛中升溫至 450℃-550℃，進行0.5-4小時的預分解；繼續在惰性氣氛中升溫至 820℃-875℃，進行0.5-2小時的燒結，自然冷卻后，完成本發明鋰離子電池 正極材料焦磷酸鐵鋰的制作過程。

本發明還可以采用如下技術措施：

所述鋰源化合物為硝酸鋰、硫酸鋰、氯化鋰，磷酸二氫鋰中的一種或一 種以上。

所述鐵源化合物為硝酸鐵、硫酸亞鐵、氯化亞鐵中的一種或一種以上混 合物。

所述磷源化合物為磷酸、磷酸二氫鋰、五氧化二磷中的一種或一種以上 混合物。

所述溶劑為異丙醇、乙二醇、乙酸乙酯、乙醇酸中的一種或一種以上混 合物。

本發明具有的優點和積極效果：