[發明專利]一種制備磷酸鐵鋰和正極材料的方法

在審

• 申請號: 201610152318.0
• 申請日: 2016-03-17
• 公開（公告）號: CN105680020A
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發明（設計）人: 何方勇;先雪峰;陳明
• 申請（專利權）人: 貴州安達科技能源股份有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/1397;H01M10/0525
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 嚴政;劉兵

技術領域

本發明涉及新能源材料制備領域，具體地，涉及一種制備磷酸鐵鋰和正 極材料的方法。

背景技術

鋰離子電池是新一代的綠色高能電池，具有電壓高、能量密度大、壽命 長、自放電小、無記憶效應和工作溫度范圍寬等眾多優點，在小型移動能源 領域，例如手機、數碼相機等，以及大型移動能源領域，例如插電式混合動 力車、純電動車等，以及固定能源領域，例如儲能電站、UPS等，都有著廣 泛的應用和應用前景。

正極材料是鋰離子電池的重要組成部分，其性能在很大程度上決定了電 池的綜合性能，正極材料研究和改進是鋰離子電池發展的核心之一。常用的 正極材料有LiCoO₂、LiNiO₂、LiMn₂O₄、LiFePO₄以及它們的衍生材料。層 狀結構LiCoO₂、LiNiO₂或者它們的衍生物已經或者大規模商品化應用，綜 合性能較好，但其存在價格昂貴、毒性大、熱穩定性低、原料基礎儲量低等 缺點。尖晶石結構的LiMn₂O₄成本低，安全性好，但由于受Mn溶出的影響， 循環性能特別是高溫循環性能較差。總體而言，橄欖石結構的磷酸鐵鋰 (LiFePO₄)正極材料已成為國內外的研究熱點。

在各種制備磷酸鐵鋰的方法中，以正磷酸鐵(FePO₄·xH₂O)作為前軀體 的方法具有目標產物比容量高、純度高和倍率低溫性能好等優勢。但是現有 的用正磷酸鐵合成磷酸鐵鋰的工藝一般是將二水的磷酸鐵經過高溫分解后， 得到無水磷酸鐵，然后與碳酸鋰和葡萄糖混合后，經過高溫燒結后，得到磷 酸鐵鋰。此工藝比較復雜，能耗也高，得到的磷酸鐵鋰一次顆粒大，比表面 積小，不利于磷酸鐵鋰的大倍率放電和低溫放電。

發明內容

本發明的目的是克服現有工藝流程復雜，能耗高，得到的磷酸鐵鋰顆粒 大，比表面積小，不利于磷酸鐵鋰的大倍率放電和低溫放電的缺陷，提供一 種合成比表面積大、大倍率放電與低溫放電性能好的磷酸鐵鋰的方法。

因此，第一方面，本發明提供了一種制備磷酸鐵鋰的方法，該方法包括 以下步驟：在添加劑的存在下，將含有FePO₄、鋰源和碳源的原料進行燒結， 所述添加劑為在小于等于燒結的溫度下能夠分解為氣體的物質。

第二方面，本發明提供了一種制備正極材料的方法，該方法包括：按照 本發明方法制備磷酸鐵鋰，并將獲得的磷酸鐵鋰與導電劑混合。

根據本發明得到的磷酸鐵鋰具有比表面積大、大倍率放電與低溫放電性 能好的優點。此外，在使用FePO₄·xH₂O作為原料時，也可以一步合成磷 酸鐵鋰，無需事先分解結晶水，簡化了磷酸鐵鋰的合成工藝，降低了合成過 程中的能耗。特別地，根據本發明優選實施方式得到的磷酸鐵鋰的比表面積 可大于20m²/g。

本發明的其它特征和優點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。

具體實施方式

以下對本發明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描 述的具體實施方式僅用于說明和解釋本發明，并不用于限制本發明。

在本文中所披露的范圍的端點和任何值都不限于該精確的范圍或值，這 些范圍或值應當理解為包含接近這些范圍或值的值。對于數值范圍來說，各 個范圍的端點值之間、各個范圍的端點值和單獨的點值之間，以及單獨的點 值之間可以彼此組合而得到一個或多個新的數值范圍，這些數值范圍應被視 為在本文中具體公開。

本發明中，在未作相反說明的情況下，涉及的FePO₄、鋰源、碳源和添 加劑的重量均以干基計；使用的術語“克比容量”是指單位質量的電池活性 材料能夠放出的總電量，其值越大，說明電池材料能夠儲存的電量越大。

根據本發明提供的制備磷酸鐵鋰的方法包括以下步驟：在添加劑的存在 下，將含有FePO₄、鋰源和碳源的原料進行燒結，其中，所述添加劑為在小 于等于燒結的溫度下(如300℃以下或100-300℃)能夠分解為氣體的物質。