[發明專利]一種磷酸亞鐵鋰正極材料的制備方法

在審

• 申請號: 201510546920.8
• 申請日: 2015-08-31
• 公開（公告）號: CN105129761A
• 公開（公告）日: 2015-12-09
• 發明（設計）人: 徐德生
• 申請（專利權）人: 無錫市嘉邦電力管道廠
• 主分類號: C01B25/45
• 分類號: C01B25/45;C01B25/26;H01M4/58
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 潘登

技術領域

本發明屬于電池技術領域，特別是涉及一種用作鋰電池正極材料的用棕剛玉渣制備磷酸亞鐵鋰正極材料的方法。

背景技術

高能電池是電動汽車及高新技術武器裝備的重要部件，是重要的綠色環保能源。高能電池的安全性、穩定性是應用的重要前提。在鋰離子電池中，目前以碳(C)/鈷酸鋰(LiCoO₂)體系為主，比能量在120-140Wh/kg。以鎳(Ni)、錳(Mn)等攙雜改性的LiCoO₂正極材料配以改進的負極，其比能量可進一步提高。但是，這些以含鈷(Co)、Ni材料為正極的鋰離子電池，由于其材料結構特點，電池的安全隱患有待考驗。特別是大型動力電源由多個功率型電池串、并聯使用，放電時產生大量的熱難以散去，高溫下含Co、Ni材料加速電解液的氧化分解而造成爆炸。以錳酸鋰(LiMn₂O₄)為正極材料的鋰離子電池，安全性優于LiCoO₂，但高溫下LiMn₂O₄在電解液中的溶解度大而使電池性能變差。磷酸亞鐵鋰(LiFePO₄)是新近廣為研究的鋰離子電池正極材料，放電電壓平臺3.4V，稍低于LiCoO₂體系的3.7V。但放電電壓平穩、無過充和過放電的安全隱患是LiFePO₄材料的顯著特性。以安全、穩定、價廉的LiFePO₄代替LiCoO₂正極材料是高比能電池發展的趨勢，特別是在動力電池領域具有廣闊的應用前景。

將鋰源、鐵源、磷源混合，通過濕法或固相反應法制備LiFePO₄是最常用的方法。純的LiFePO₄由于導電率太低其電化學充放電性能較差，不能獲得實際的應用。經過摻雜后的LiFePO₄可以有效提高材料的導電性能，使得LiFePO₄材料具有實際的應用價值。在LiFePO₄的制備過程中，鋰源、鐵源、磷源的選擇和混合工藝，摻雜材料的選擇和摻雜方式對LiFePO₄正極材料的電化學性能具有顯著的影響。以固相反應法為基礎的制備過程中，當鋰源采用碳酸鋰(Li₂CO₃)時，在原料混合過程中將產生大量二氧化碳氣體，造成混料容器的內壓增大。同時為了使固相反應更加均勻，制備過程通常采取二次燒結，即首先將混合原料在稍低溫度下預分解，經重新碾磨后再在較高溫度下燒結成LiFePO₄正極材料。

專利CN1948135A公開了一種用作鋰離子電池正極材料的磷酸亞鐵鋰材料的制備方法。該方法是以氫氧化鋰、草酸亞鐵和磷酸二氫銨為原料，以聚氯代烯烴為覆碳碳源，于常溫常壓下，在有機溶劑或水介質中充分混合均勻，混合料干燥后在非氧化性氣體氣氛中焙燒，自然冷卻后經機械碾磨后過篩，得到需要的磷酸亞鐵鋰正極材料。剛方法中所用草酸亞鐵價格昂貴，生成成本高，不適于大規模工業化生產。

發明內容

本發明的目的是為克服背景技術的不足而提供一種用作鋰電池正極材料的用棕剛玉渣制備磷酸亞鐵鋰正極材料的制備方法。以解決在現有技術中采用草酸亞鐵的生產成本高的問題。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種用棕剛玉渣制備磷酸亞鐵鋰正極材料的制備方法，該方法為：

(1)用棕剛玉渣制備磷酸亞鐵晶體：將棕剛玉渣和硫酸按照配比進行混合并攪拌，在60～80℃下進行微波輔助浸取反應，過濾，向過濾后得到的濾液中加入還原鐵粉至濾液中不再含有Fe³⁺，調節濾液pH值，加入絮凝劑，進行攪拌操作，靜置后離心分離除雜，得到硫酸亞鐵上清液，調節硫酸亞鐵上清液的pH，然后進行蒸發濃縮結晶，真空干燥，得到硫酸亞鐵晶體；

(2)利用步驟(1)制備得到的硫酸亞鐵晶體制備粉狀草酸亞鐵；