[發明專利]一種功率型高振實密度磷酸鐵鋰復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201510041998.4
• 申請日: 2015-01-28
• 公開（公告）號: CN105449201B
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發明（設計）人: 殷月輝;呂豪杰;高新寶
• 申請（專利權）人: 萬向一二三股份公司;萬向電動汽車有限公司;萬向集團公司
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;H01M4/1397
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

本發明提供一種功率型高振實密度磷酸鐵鋰復合材料的制備方法，步驟包括材料混合，球磨處理，煅燒，過篩等，采用本發明制得的功率型高振實密度磷酸鐵鋰復合材料，具有優秀的高倍率性能，具有高質量百分比的Fe₂P相，可用于工業化大規模生產。

技術領域

本發明涉及鋰電池領域，特別是涉及一種功率型高振實密度磷酸鐵鋰復合材料的制備方法。

背景技術

在上世紀九十年代初期，Sony和Moli公司分別商業化了第一代鋰離子電池，從那時開始，鋰離子電池技術獲得了突飛猛進的發展，其應用領域從普通的消費電子類產品電源，逐漸拓展到能量儲存，汽車動力以及后備電源等領域。早期的鋰離子電池所用的正極材料，主要是LiCoO₂。由于LiCoO₂材料成本較高，循環性能較差，安全性能并不理想，以及具有相當的環境隱患，已經無法充分滿足目前的需要。1997年，Goodenough和Padhi等人提出了橄欖石型的LiFePO₄具有可逆的脫嵌鋰的性能，從而為鋰電正極材料找到了一個新的方向。這種材料環境友好，鋰脫欠電壓適中，循環性能及安全性能極好，因此吸引了廣泛的關注。到今天，LiFePO₄的研究已經取得了長足的進步，其存在的問題，如電子電導率低，離子擴散系數小等問題，已經通過在前驅物中加入碳源，從而在產物表面原位生成碳包覆層，和制備出納米級的LiFePO₄復合材料而得到了極大的緩解，這些技術上的進步推動了LiFePO₄材料走向商業化，并成為大型電動汽車電池和儲能電池等的首選正極材料。

由于LiFePO₄材料密度較低，只有3.6g/cm³，這種材料的振實密度較低，因此其壓實密度較低，這將導致該種材料具有較低的體積能量密度。此外，為改善動力學性能而經過的碳包覆，會進一步降低材料的壓實密度，對其體積能量密度有更為不利的影響。目前經過碳包覆的納米化LiFePO₄材料，一般的振實密度低于1.0g/cm³。

中國專利CN101478045B公開了一種高振實密度磷酸鐵鋰的制備方法，采用軟化學方法合成亞微米級的磷酸鐵鋰粉末，將其高速攪拌并同時噴入高分子聚合物溶液進行造粒，然后燒結處理，可制得高振實密度、低表面積、平均粒徑在5-15微米的鋰電池正極活性材料磷酸鐵鋰，但是這種方法工藝流程過于復雜，生產效率低下，無法工業化生產。文獻《Effects of carbon coating and iron phosphides on the electrochemicalproperties of LiFePO4/C》(Y.Lin,M.X.Gao,D.Zhu,Y.F.Liu,H.G.Pan，J.Power Sources,2008,184(2):444-448.)通過對磷酸鐵鋰外包覆碳，來實現磷酸鐵鋰部分轉化為FeP，從而得到高振實密度的磷酸鐵鋰，但是這種工藝復雜，精細度極高，適宜于實驗室而不適宜工業化生產。

發明內容

為了解決磷酸鐵鋰材料體積能量密度低，導電性差的問題，我們提出了一種功率型高振實密度磷酸鐵鋰復合材料的制備方法，采用本發明制作的磷酸鐵鋰復合材料具有較高的振實密度和優秀的高倍率性能。

本發明是通過以下技術方案實現的：

為實現上述目的，本發明提供一種功率型高振實密度磷酸鐵鋰復合材料的制備方法，其步驟如下：

1)將碳源與0.8～2.0:1:1質量比的鋰鹽，鐵鹽，磷酸鹽充分混合均勻；

2)將混合物分散于球磨溶劑中，然后進行第一次球磨處理，球磨轉速為100～500r/min，球磨時間為1～10小時，得到粘稠產物；

3)將所得的粘稠產物放入管式真空爐中，在惰性氣體氬氣的氛圍下進行第一次煅燒，煅燒溫度為100℃～900℃，煅燒時間為1～25小時，得到干燥產物；