[發(fā)明專(zhuān)利]一種高密度磷酸鐵鋰材料的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611238195.9
• 申請(qǐng)日: 2016-12-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106602061B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王芳;紀(jì)繼坤;李鳳民
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 天津先眾新能源科技股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01M4/58
• 分類(lèi)號(hào): H01M4/58
• 代理公司: 天津市鼎和專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 12101
• 代理人: 馬俊芳

本發(fā)明涉及一種高密度磷酸鐵鋰材料的制備方法。本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域。一種高密度磷酸鐵鋰材料的制備方法，包括以下工藝過(guò)程：1)制造球形磷酸鐵：無(wú)水磷酸鐵干法球磨，取出后放入融合球化機(jī)，繼續(xù)整形1?10h；2)制備球形前驅(qū)體：將該磷酸鐵與鋰源和碳源混合均勻后，在液相體系下進(jìn)一步研磨，然后通過(guò)噴霧法制成干燥的球形前驅(qū)體；3)前驅(qū)體致密化：通過(guò)10?100MPa的氣壓進(jìn)行增壓0.2?5h，取出后在電爐中進(jìn)行燒結(jié)；4)制得高密度磷酸鐵鋰：物料通過(guò)分級(jí)機(jī)進(jìn)行粒度分級(jí)，進(jìn)行粒度級(jí)匹配混合，實(shí)現(xiàn)孔隙的填充，得到高壓實(shí)密度磷酸鐵鋰材料。本發(fā)明具有工藝簡(jiǎn)單，操作方便，控制準(zhǔn)確，生產(chǎn)效率高，能大幅提高鋰離子電池的體積能量密度等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種高密度磷酸鐵鋰材料的制備方法。

背景技術(shù)

目前，鋰離子電池具有比能量高、容量大、性能可靠等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為電動(dòng)汽車(chē)電池的主要能源載體。其中，磷酸鐵鋰由于具有超高的安全性和長(zhǎng)循環(huán)壽命，是鋰離子電池中首選的正極材料。

為了進(jìn)一步提高鋰離子電池體系的能量密度，必須實(shí)現(xiàn)磷酸鐵鋰材料的高壓實(shí)密度。目前，磷酸鐵鋰材料應(yīng)用于鋰離子電池時(shí)，制造的極片壓實(shí)密度一般在2.2-2.3g/cm^-3，很難進(jìn)一步提高。如果強(qiáng)行進(jìn)行高壓實(shí)，有可能破壞電池極片中的孔隙，造成電解液無(wú)法滲透和浸潤(rùn)，使電池的容量發(fā)揮不出來(lái)，同時(shí)造成循環(huán)壽命下降。

商業(yè)磷酸鐵鋰材料一般是由小晶粒團(tuán)聚組成的二次團(tuán)聚體。其中，一次顆粒一般是100-300nm的小型晶粒，然后由包覆碳連接成1-10um的大型顆粒。小顆粒主要是為了縮短鋰離子在磷酸鐵鋰中的擴(kuò)散距離，二次顆粒是為了改善加工性能。如果需要制成高壓實(shí)材料，必須通過(guò)兩個(gè)途徑：首先是材料必須很致密，磷酸鐵鋰表面的碳材料不能以蓬松的狀態(tài)存在；其次，磷酸鐵鋰材料的二次團(tuán)聚體必須是球形的或者是接近球形的。目前，大部分廠(chǎng)家制造的磷酸鐵鋰都是通過(guò)氣流破碎的方式進(jìn)行粉碎的，很難保證二次顆粒的規(guī)整。這樣的材料由于存在架橋效應(yīng)，壓實(shí)密度很難提高。其次，很多工藝方法制造的磷酸鐵鋰一次晶粒都是非球形，也很難實(shí)現(xiàn)基本結(jié)構(gòu)的致密化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題而提供一種高密度磷酸鐵鋰材料的制備方法。

本發(fā)明的目的是提供一種具有工藝簡(jiǎn)單，操作方便，原料易得，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，控制準(zhǔn)確，生產(chǎn)效率高，能大幅提高鋰離子電池的體積能量密度等特點(diǎn)的高密度磷酸鐵鋰材料的制備方法。

本發(fā)明高密度磷酸鐵鋰材料的制造方法，能夠大幅提高鋰離子電池的體積能量密度。本發(fā)明主要是針對(duì)目前通用技術(shù)中的磷酸鐵法制備磷酸鐵鋰的工藝進(jìn)行改進(jìn)，以實(shí)現(xiàn)磷酸鐵鋰的高密度化。

本工藝中，第1步的主要作用是制造球形的磷酸鐵，以通過(guò)原料的改進(jìn)；來(lái)提高材料的壓實(shí)密度。第2個(gè)步驟是通過(guò)噴霧干燥技術(shù)制造球形的二次團(tuán)聚體。第3步的目的是進(jìn)一步使前驅(qū)體致密化。第4，5步主要是通過(guò)不同粒度材料的粒度級(jí)配實(shí)現(xiàn)孔隙的填充，實(shí)現(xiàn)高壓實(shí)密度。

本發(fā)明高密度磷酸鐵鋰材料的制備方法所采取的技術(shù)方案是：

一種高密度磷酸鐵鋰材料的制備方法，其特征是：高密度磷酸鐵鋰材料的制備方法包括以下工藝過(guò)程：

1)制造球形磷酸鐵

首先將無(wú)水磷酸鐵進(jìn)行干法球磨，直到其平均粒度達(dá)到0.5um以下，取出后放入融合球化機(jī)，繼續(xù)整形1-10h；

2)制備球形前驅(qū)體

將該磷酸鐵與鋰源和碳源混合均勻后，在液相體系下進(jìn)一步研磨，然后通過(guò)噴霧法制成干燥的球形前驅(qū)體；

3)前驅(qū)體致密化

將球形前驅(qū)體放置在高壓艙內(nèi)，通過(guò)10-100MPa的氣壓進(jìn)行增壓0.2-5h，取出后在電爐中進(jìn)行燒結(jié)；