[發明專利]一種低成本磷酸鐵鋰材料、其制備方法及用途

在審

• 申請號: 201611219247.8
• 申請日: 2016-12-26
• 公開（公告）號: CN106602060A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 席小兵;張懷文;趙玉萌;龐鈞友;黃友元
• 申請（專利權）人: 貝特瑞（天津）納米材料制造有限公司
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;H01M4/136;H01M10/0525;H01M10/0587;C01B25/45
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司11332
• 代理人: 鞏克棟,侯桂麗

1.一種磷酸鐵鋰材料的制備方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

(1)將鋰源、鐵源、磷源和任選的摻雜元素源混合得到物料，加入碳源和溶劑進行研磨，然后干燥，得到前驅體；

(2)在加入助劑的條件下對步驟(1)得到的前驅體進行粉碎；

(3)對步驟(2)粉碎得到的物料進行壓塊，得到壓塊后的物料；

(4)將步驟(3)得到的壓塊后的物料置于反應爐中，于惰性氣氛下升溫并恒溫焙燒，破碎，得到磷酸鐵鋰材料；

其中，所述助劑為草酸和/或草酸銨。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)所述鋰源、鐵源、磷源和任選的摻雜元素源按照鋰元素:鐵元素:磷元素:摻雜元素的摩爾比(0.95～1.05):(0.95～1.05):(0.95～1.05):(0～0.05)進行混合；

優選地，步驟(1)所述鋰源包括碳酸鋰、氫氧化鋰、磷酸二氫鋰、硝酸鋰、草酸鋰、醋酸鋰或檸檬酸鋰中的任意一種或至少兩種的混合物；

優選地，步驟(1)所述鐵源包括磷酸鐵、草酸亞鐵、醋酸鐵、三氧化二鐵或硝酸鐵中的任意一種或至少兩種的混合物；

優選地，步驟(1)所述磷源包括磷酸、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、磷酸銨、磷酸鐵或磷酸二氫鋰中的任意一種或至少兩種的混合物；

優選地，步驟(1)所述摻雜元素源包括鋅源、錳源、銅源、鎂源、鈦源、鋯源、鋁源、釩源、鉻源、鈮源中的任意一種或至少兩種的組合。

3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，步驟(1)所述碳源包括葡萄糖、蔗糖、檸檬酸、聚乙二醇、聚乙烯醇、淀粉或環糊精中的任意一種或至少兩種的混合物；

優選地，以步驟(1)所述物料的總質量為100％計，步驟(1)所述碳源的質量百分比為1％～20％；

優選地，步驟(1)所述溶劑選自水、甲醇、乙醇、丙酮或異丙醇中的任意一種或至少兩種的混合物；

優選地，以步驟(1)所述物料的總質量為100％計，步驟(1)所述溶劑的質量百分比為40％～50％；

優選地，步驟(1)所述加入碳源和溶劑的方式為：先加入碳源后加入溶劑。

4.根據權利要求1-3任一項所述的方法，其特征在于，步驟(1)所述研磨采用的方式為球磨，所述球磨的時間為3h～5h；

優選地，步驟(1)所述干燥采用的方式為噴霧干燥；

優選地，所述噴霧干燥采用的裝置為閉式噴霧干燥機；

優選地，進行噴霧干燥時，進風口的溫度為220℃～280℃；

優選地，進行噴霧干燥時，出風口的溫度為70℃～90℃。

5.根據權利要求1-4任一項所述的方法，其特征在于，步驟(2)所述助劑的加入量為所述前驅體質量的1％～10％；

優選地，步驟(2)所述粉碎為氣流粉碎；

優選地，步驟(2)所述粉碎采用的裝置為氣流粉碎機；

優選地，步驟(2)所述粉碎至得到的物料的D50為1μm～6μm。

6.根據權利要求1-5任一項所述的方法，其特征在于，步驟(3)所述壓塊采用的裝置為等靜壓機；

優選地，步驟(3)所述壓塊時的壓力為200MPa～300MPa。

7.根據權利要求1-6任一項所述的方法，其特征在于，步驟(4)所述惰性氣氛為氮氣氣氛、氦氣氣氛、氖氣氣氛、氬氣氣氛、氪氣氣氛、氙氣氣氛或二氧化碳氣氛中的任意一種或至少兩種氣氛的組合；

優選地，步驟(4)所述升溫的速率為2℃/min～20℃/min；

優選地，步驟(4)所述恒溫焙燒的溫度為600℃～750℃；

優選地，步驟(4)所述恒溫焙燒的時間為2h～6h；

優選地，步驟(4)所述破碎采用的裝置為顎式破碎機。

8.采用如權利要求1-7任一項所述方法制備得到的磷酸鐵鋰材料。

9.一種正極，其特征在于，所述正極的原料組分中包含權利要求8所述的磷酸鐵鋰材料作為正極活性材料。

10.一種鋰離子電池，其特征在于，所述鋰離子電池包含權利要求8所述的磷酸鐵鋰材料。