[發明專利]一種鋰離子電池正極材料的制備方法

在審

• 申請號: 201710976346.9
• 申請日: 2017-10-19
• 公開（公告）號: CN107994211A
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 田娜;黃勇平;張淑萍;成富圈;楊新河;周恒輝
• 申請（專利權）人: 北大先行科技產業有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/525;H01M4/58;H01M4/62;H01M10/0525;B82Y30/00
• 代理公司: 北京君尚知識產權代理事務所(普通合伙)11200
• 代理人: 劉召民

技術領域

本發明屬于電池技術領域，具體涉及一種鋰離子二次電池正極材料的制備方法。

背景技術

鋰離子電池以其能量密度高、自放電小、安全環保等優勢牢牢占據著消費電子產品市場。近年，隨著電動汽車、儲能領域的興起，單一的鈷酸鋰(LiCoO₂)電池已難以滿足市場需求。磷酸亞鐵鋰(LiFePO₄)正極材料以其主元素儲量豐富、價格低廉、安全性高等優勢，成為近年來的研究熱點并成功應用在電動汽車中。

LiFePO₄(LFP)的合成通常需要磷源、鐵源、鋰源以一定比例混合、研磨、燒結，包含復雜的物理化學過程。其產業化合成工藝主要包括鐵紅、草鐵、磷鐵三種。第一種工藝鐵源采用氧化鐵(Fe₂O₃)，鋰源與磷源可以共同為磷酸二氫鋰(LiH₂PO₄)或是分別為碳酸鋰(Li₂CO₃)和磷酸二氫銨(NH₄H₂PO₄)；第二種工藝鐵源為草酸鐵(Fe₂(C₂O₄)₃)，鋰源與磷源選擇與鐵紅工藝相同；第三種工藝鐵源、磷源同為磷酸鐵(FePO₄)、鋰源采用碳酸鋰(Li₂CO₃)。因為鐵紅具有較強磁性，由于反應不夠徹底等因素第一種工藝生產出的LFP磁性通常較強，不利于電池存儲以及循環性能；LiH₂PO₄的純度通常較低，因此第一、第二種工藝的鋰源、磷源首選分開，采用Li₂CO₃和NH₄H₂PO₄，NH₄H₂PO₄燒結過程會產生大量氨氣，造成嚴重的環境污染，因此現有技術多采用磷鐵工藝。

如申請號為200910066481.5的發明專利公開了一種鋰離子電池正極材料磷酸亞鐵鋰/碳復合物的制備方法，其方案是：用氫氧化氧鐵為鐵源，再和鋰鹽、磷鹽按照Li:Fe:P＝(0.9-1.1):1:1的計量比混合，加入碳源后以乙醇或丙醇或水為球磨介質進行球磨2-24小時，得到的混合物經干燥后，在保護氣氛中以400-800℃高溫燒結2-24小時，得到最終產物磷酸亞鐵鋰/碳復合物。

又如申請號為201010288662.5的發明專利公開了一種鋰離子電池正極材料LiFePO₄/C的制備方法，其技術方案是：1)將鋰源、鐵源和磷源按照Li:Fe:P元素的摩爾比1.02～1.05:1～1.02:1均勻混合，再將所得混合物與碳源按質量比10:0.3～1.9均勻混合；2)以去離子水或去離子水和乙醇按任意比例的混合液作為溶劑，將溶劑加到步驟1)制得的含碳源的混合物中，溶劑和含碳源混合物的質量比為1～3:1，球磨2～5h后干燥，得前驅體；3)前驅體在保護氣氛中，先300～400℃預燒3～5h，然后在500-800℃煅燒4～10h后隨爐冷卻，得LiFePO₄/C。

又如申請號為201010277095.3的發明專利公開了一種鋰電池正極材料磷酸鐵鋰材料的制備方法，其技術方案是：1)將鋰源、鐵源、磷源和碳源在溶劑中混合研磨后干燥得到前驅物，然后在保護氣氛下燒結得到磷酸鐵鋰中間體；2)將上述得到的磷酸鐵鋰中間體研磨粉碎、過篩后得到磷酸鐵鋰材料。

又如申請號為201010622972.6的發明專利公開了一種鋰電正極材料的制備方法，將Li:Fe:P摩爾比為(1-1.04):1:1的鋰源、鐵源和磷源以及占混合物總量1-10％的有機碳源，以分散劑混合均勻，在惰性氣氛保護下升溫到300-400℃進行一次燒結，然后加入占總量1-10％的碳源，升溫至650-950℃進行二次燒結即得。