[發(fā)明專利]一種鋰電池用球形核殼結(jié)構(gòu)磷酸鐵鋰正極材料的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710969640.7
• 申請日: 2017-10-18
• 公開（公告）號: CN107623122B
• 公開（公告）日: 2020-01-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張玉貞
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東羚光新材料股份有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/58;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 50125 重慶創(chuàng)新專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 李智祥

本發(fā)明涉及鋰離子電池正極材料，具體來說涉及一種鋰電池用球形核殼結(jié)構(gòu)磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，屬于動力電池技術(shù)領(lǐng)域。一種鋰電池用球形核殼結(jié)構(gòu)磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，包括如下步驟：（1）無皂乳液聚合法制備磷酸鐵鋰苯乙烯微球；（2）核殼結(jié)構(gòu)磷酸鐵鋰微球的制備；（3）在惰性氣氛下，將得到的核殼結(jié)構(gòu)磷酸鐵鋰微球粉末進行燒結(jié)。利用本發(fā)明制備的球形核殼結(jié)構(gòu)磷酸鐵鋰正極材料導(dǎo)電性好、振實密度高、粒徑均勻、充電速率快、續(xù)航能力強、循環(huán)性能好；本發(fā)明工藝簡單，成本低，效率高，安全環(huán)保，適合規(guī)模化生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池正極材料，具體來說涉及一種鋰電池用球形核殼結(jié)構(gòu)磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，屬于動力電池技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

21世紀(jì)人類面臨著能源危機和環(huán)境污染兩個嚴(yán)峻問題，因此清潔可再生新能源的開發(fā)與研究具有深遠意義。其中，各類汽車占石油消耗量的40％左右，全球大氣污染42％來自于交通車輛的排放。2010年6月1日，國家發(fā)改委等四部委聯(lián)合出臺《關(guān)于開展私人購買新能源汽車補貼試點的通知》，確定在上海、長春、深圳、杭州、合肥5座城市啟動私人購買新能源汽車補貼試點。2013年 7月12日，國務(wù)院常務(wù)會議，提出政府公務(wù)用車、公交車率先推廣使用新能源汽車，再度強調(diào)了中央政府對新能源汽車的支持。世界各國對發(fā)展電動汽車非常重視，我國863計劃中也將發(fā)展電動車列為重要發(fā)展方向。作為車載動力的動力電池的研究，成為動力汽車發(fā)展的主要瓶頸。目前動力電池主要的候選者有鎳氫電池，鋰離子電池和燃料電池。基于性價比的考慮，鋰離子電池具有較大的優(yōu)勢。鋰離子電池作為儲能材料相比傳統(tǒng)電池具有電壓高、比容量大、循環(huán)壽命長和安全性能好的優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備、電動汽車、航空航天和軍事工程等領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用前景和巨大的經(jīng)濟效益。

鋰離子電池作為一種綠色環(huán)保的高性能二次電池，具有能量密度高、平均輸出電壓高、輸出功率大、自放電小、充放電效率高、無記憶效應(yīng)等優(yōu)點，在各種便攜式電子產(chǎn)品、通訊工具、電動汽車以及混合動力汽車中得到越來越多的應(yīng)用。鋰離子電池自商品化以來，正極材料的研究始終是該領(lǐng)域研究的熱點。鋰離子電池的正極材料主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、三元材料、磷酸鐵鋰等。其中，磷酸鐵鋰具有環(huán)境友好性和廉價性，以及磷酸根的共價鍵可為其提供良好的化學(xué)穩(wěn)定性和安全性，使它成為應(yīng)用前景很好的鋰離子電池正極材料。磷酸鐵鋰具有170mAh/g的理論容量，在它的結(jié)構(gòu)中，F(xiàn)e3+/Fe2+相對金屬鋰的電壓為3.4V，此電壓不會太高以至于分解電解質(zhì)，也不會太低以至于減小功率密度。但是，磷酸鐵鋰也有缺點，它的低電子導(dǎo)電性和緩慢的一維鋰離子擴散阻礙了其高倍率充放電。目前，為了提高導(dǎo)電性，人們做了大量的工作，例如，在磷酸鐵鋰顆粒表面包覆一層像碳這樣的導(dǎo)電材料，或控制磷酸鐵鋰晶粒尺寸在納米級但往往納米材料的振實密度較低。目前在眾多制備磷酸鐵鋰的技術(shù)方法中，制備球形的磷酸鐵鋰材料是重要的方向。國外有文獻報導(dǎo)，通過新穎的合成方法獲得具有納米多孔結(jié)構(gòu)的微米級球形顆粒的磷酸鐵鋰材料，國內(nèi)外如微米級球形顆粒的磷酸鐵鋰材料(如中國專利CN1021447110A)。但這些方法在振實密度、材料的導(dǎo)電性以及一致性方面有一定的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種鋰電池用球形核殼結(jié)構(gòu)磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，制備的球形核殼結(jié)構(gòu)磷酸鐵鋰正極材料導(dǎo)電性好、振實密度高、粒徑均勻、充電速率快、續(xù)航能力強。

為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種鋰電池用球形核殼結(jié)構(gòu)磷酸鐵鋰正極材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)無皂乳液聚合法制備磷酸鐵鋰苯乙烯微球：依次向配有冷凝管和氮氣導(dǎo)管的四口圓底燒瓶中加入3-5份苯乙烯單體、8-15份鋰鹽、5-10份亞鐵鹽、 1-3份磷酸鹽、0.5-1份乳化劑和100份去離子水，在磁力攪拌的條件下，通入氮氣10-15min；將反應(yīng)體系緩慢升溫至70-90℃，緩慢加入0.05-0.1份過硫酸鉀引發(fā)聚合；磁力攪拌和氮氣保護條件下持續(xù)反應(yīng)10-15h，用乙醇沉淀、過濾、洗滌、干燥后制得磷酸鐵鋰苯乙烯微球；